无梁空心楼盖在某现代化大跨度工业厂房中的应用

赵天传 （宁波大学建筑设计研究院有限公司，浙江 宁波315000）

1 概述

从上世纪90年代开始，现浇混凝土楼盖的学术研究以及实际工程运用在国内逐渐发展。同时，由于节约材料，减轻自重等方面的优势，已制作内膜为核心的现浇混凝土空心无梁楼盖在国内实际工程中的运用越来越普遍。空心无梁楼盖技术是利用现浇混凝土内膜构件来代替实心楼盖中的混凝土从而形成空腔或夹层结构，形成传力明确的现浇混凝土双向网格肋型楼板，并与结构中的扁梁共同形成楼板结构体系，从而起到承载的作用。现浇混凝土无梁空心楼盖主要由现浇混凝土空心内膜，现浇钢筋混凝土纵横肋梁以及框架梁，框架柱以及柱帽组成。

现浇混凝土空心无梁楼盖技术自1996年首次运用于长沙市湖南国际金融大厦以来，已有20年有余。在全国各个省市的建筑工程行业中普遍运用，带来了巨大的经济效益和社会效益。文章以某大跨度厂房工程为例，对混凝土空心无梁楼盖以及普通有梁实心楼板进行对比分析，来探讨无梁空心楼盖在大跨度厂房工程中的作用。

2 工程实例分析

2.1 工程概述

文章以宁波市某厂房工程为例，该工程为2层框架结构，柱网尺寸12m×18m，楼面活荷载为12kN/㎡，屋面活荷载为2kN/㎡，结构标高17.38m，层高8.8m。由于该厂房跨度较大，而楼层层高较小，因此如果按照传统实心梁板结构进行设计其主梁的高度可能会对楼层净高产生较大的影响，从而影响其正常使用。因此本工程决定除四周梁、厕所、楼梯梁之外，其他部位均按照无梁空心楼盖进行设计。

2.2 结构布置

对本工程运用pkpm分别按照空心无梁楼盖以及有梁实心楼盖两种方案进行初期设计建模。本工程的无梁空心楼盖是采用预制的填充箱作为内膜，填充箱采用轻质耐火材料制作，其局部的内膜布置图如图1所示，填充箱尺寸二楼楼盖600mm×600mm×365mm，屋面填充箱尺寸600mm×600mm×320mm。根据楼层跨度和柱距，空心板二层楼盖板厚为520mm，屋面板厚为470mm，其暗梁及宽扁梁节点构造图如图2所示。而宽扁暗梁和柱仍能形成框架结构体系，在进行SATWE结构计算时仍然可以按照框架结构进行计算。而按照传统实心楼板进行设计时，其主梁断面尺寸为900mm×1250mm，板厚120mm.

图1 局部空心楼盖内膜布置图

图2 宽扁梁节点构造图

虽然采用现浇混凝土无梁空心楼盖其楼板厚度为520mm，但当采用传统的实心板结构时，其主梁高度达到了1250mm。因此采用无梁楼盖可节约层高730mm,大大增加了楼层的净空高度，从而不影响其厂房在投入运营时的正常使用。

2.3 无梁空心楼盖施工工艺

本工程无梁空心楼盖施工工艺如下：支撑底模板→根据设计图将空心楼盖的填充箱位置用墨线弹出→绑扎板底钢筋及肋梁钢筋，在肋梁内安装电线盒和线管→安装填充箱抗浮及抗侧移用连接件→在肋间安放填充箱→绑扎面层分布筋及肋梁支座附加筋→浇灌混凝土并振捣密实，浇灌混凝土前，应浇水使填充箱充分润湿→待混凝土达到强度后拆除底模。

2.4 造价比较

根据空心无梁楼盖和实心板的建模计算结果，对两种方案的楼盖和屋面结构单方混凝土含量、钢筋含量、模板及空心板的模盒造价进行计算，预算按城市二类工程取费，其结果如表1，表2所示。

由表1可以看出，对2层的楼盖结构来说，如果按普通的梁板进行设计，其造价为995.4元/㎡，而如果按照无梁空心楼盖进行设计，其造价为878元/㎡，每平方米造价节约117.4元。同理对顶层屋面结构来说，采用无梁空心楼盖相对于普通梁板每平米节约28.1元。因此相对于传统实心楼板结构来说，对楼盖和屋盖采用无梁空心结构，具有较好的经济效益，能较好的降低工程成本。同时，根据两个表的计算结果表明相对于普通梁板，其无梁空心楼盖混凝土和钢筋的材料用量都有所减少，具有节约材料的优点。

局部二层楼盖方案经济对比表（每平方米指标） 表1

局部屋盖方案经济对比表（每平方米指标） 表2

2.5 地下室基坑支护造价比较

在房屋净空高度相同的情况下，混凝土现浇无梁空心楼盖相对于传统实心板来说，其基础的埋深要减小0.3～0.4m。而经过计算得到的结果，地下室基础埋深每降低1m，其基坑的支护费用要降低1500元，因此，当楼盖和屋面采用混凝土现浇无梁空心技术进行设计时，其基坑的支护费用每平方米能减少12.5～14元。同时，基础埋深减小0.3～0.4m也可节约土方开挖费用，进一步减少工程的造价，节约工程成本。

2.6 工期比较

相对于实心梁板结构，对二层楼盖和屋盖采用空心无梁技术进行设计后，大大减少了模板安装和钢筋板扎工作，虽然增加了内膜的安装工作，但是根据多个工程的实地考察比较，采用无梁楼盖其工程能缩短四分之一到三分之一工期。同时，由于基础埋深减少，其土方开挖量，基坑支护的工作量以及排水工作量也都有一定的减少，其难度也相对降低，进一步减少工程的工期。

2.7 节能环保比较

本厂房工程所采用的混凝土空心无梁楼盖是采用预制的填充箱作为内膜，埋置于混凝土楼板内所形成的复合空腹楼板。填充箱采用轻质耐火材料制作，使楼板具有更好的经济指标，更好的受力性能，更长的耐火极限，大大提高楼板的隔音，隔热，减震，节能及环保性能。本项目设计采用的填充箱要求采用工业废物为主要填充材料，玻璃纤维为增强材料制作而成，更具有吸水及释水功能，在混凝土养护阶段对混凝土起到了内部保养作用，并且在正常使用环境下不会产生有损人身体健康以及环境的有害成分：遇火无烟无毒无气味，同时作为内膜的填充箱质量较轻，具有高强度高韧性以及防火的性能，是一种可以循环再利用的绿色环保建材，达到国家资源综合利用的目的。

2.8 结构布置比较

空心无梁楼盖与传统梁板结构相比，大幅度降低了竖向结构构件的高度，增大了室内净空，使空间更开阔，不影响结构的正常使用。其次，与预应力无梁楼盖、实心无梁楼盖相比，结构更加安全可靠，不会使结构因为火灾而轻易受到破坏。最后在无梁空心楼盖体系中只有扁平暗梁而没有框架梁，使建筑结构从整体上显得更加简洁和轻巧，使整个结构空间的视觉效果有很大的改善，并且还可以根据需要任意地分割空间，增加了空间使用的灵活性，相比于传统的实心梁板结构具有很大的优势。

3 推广前景和存在的问题

3.1 推广前景

现浇混凝土空心无梁楼盖在国内已有几十年的发展历史。2002年12月6日，“现浇混凝土空心无梁楼板中的应用技术”通过了建设部科技发展应用中心的评估，该技术的推广和应用将产生巨大的经济效益和社会效益。

3.2 存在问题

对于现浇混凝土无梁空心楼盖，其最大的难点在于施工过程中箱体的抗漂浮问题。由于本工程采用预制的填充箱体作为内膜，并且其制作材料为轻质的耐火材料，质量较轻，在施工过程中箱体自身可能会产生较大的漂浮力使其脱离预定的设计位置而产生质量和安全隐患。因此，在施工过程中如何能有效的固定箱体的位置成为了此技术的重难点。目前在各个省市实际工程中大多采用经验性的方法，操作方法各异，因此有必要针对这一问题制定相关标准，使其规范化来保证现浇混凝土无梁空心楼盖技术在施工中的质量，使其满足设计要求。

4 结论

现浇混凝土无梁空心楼盖技术作为一种新型楼盖技术，已广泛应用于各种现代化大跨度厂房结构。首先相对于传统实心有梁楼板，无梁空心楼盖质量较轻，材料用量较少，造价较低，工期更短。同时，在大跨度厂房中无梁空心楼盖的运用相比于传统大梁结构能够大幅度增加楼层净高，增大使用面积，满足大跨度厂房的正常使用功能。最后，无梁空心楼盖技术具有良好的环保、节能、隔音、减震性能，符合国家倡导的建设“节能省地型”建筑的要求。在未来无梁空心楼盖技术将普遍用于现代化大跨度厂房中，将取得不可估量的经济效益和社会效益。