現澆混凝土空心樓蓋優化設計經濟分析★

賈吉龍 張永前 趙子玉

(河北建筑工程學院，河北 張家口 075000)

現澆混凝土空心樓蓋優化設計經濟分析★

賈吉龍 張永前 趙子玉

(河北建筑工程學院，河北 張家口 075000)

結合某建筑物的設計參數，提出采用整體現澆混凝土樓板結構和現澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋結構兩種方案，并通過優化設計，對比分析了兩種方案的經濟性，指出現澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋方案具有成本低、方便施工、工期短等優勢。

建筑物，空心樓蓋，優化設計，經濟分析

隨著工程建設水平的提高，對樓蓋結構的要求也越來越高，促使各國學者研究出了新的樓蓋體系——現澆鋼筋混凝土空心樓蓋。現澆鋼筋混凝土空心樓蓋結構具有自重輕、地震作用小、有效的降低了層高、節省工程材料、樓面開間大、方便施工、縮短工期等優點。在跨度較大的公共建筑和住宅建筑中已有較多應用，在一般高層或低層的應用不足。有研究指出當q≤2.5 kN/m2,柱距不大于7 m時，采用現澆鋼筋混凝土空心樓蓋比采用傳統梁板結構樓蓋自身造價增加15元/m2左右，這影響到其在低層民用住宅的應用。本文通過設計一建筑物，分別采用傳統梁板結構和現澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋結構，經過一系列優化設計，實現降低造價，更多的將現澆混凝土空心樓蓋應用到低層民用住宅工程中。

1 設計參數

本設計建筑物地下1層，地上8層,采用框架—抗震墻結構體系，現澆梁板，梁式筏形基礎，框架抗震等級為三級，墻抗震等級為二級。建筑結構的安全等級為二級，建筑抗震設防類別為丙類，結構主體設計使用年限為50年。抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度0.10g。梁、板混凝土強度等級為C30。內膜采用的是GBF蜂巢芯空心內膜，最早是由邱則有先生設計的[1]，形成的空心樓蓋傳力路徑為：面板→肋梁→主框架梁，形成了傳力路徑明確的現澆混凝土雙向網格肋空心樓蓋水平結構體系，具體的樓面層GBF空心大樣如圖1所示。

2 結構設計

2.1 結構分析方法

周邊剛性支承的內置填充體現澆空心樓板，可采用擬板法的規定進行計算，也可采用擬梁法進行計算。柱支承、柔性支承及混合支承現澆混凝土空心樓蓋在豎向均布荷載的作用下宜采用經驗系數法進行設計計算；當不符合經驗系數法的規定時，可采用等代框架法進行計算。

1)擬板法是指將周邊剛性支承板樓蓋等代成各向同性板，或者正交各向異性板進行內力分析的簡化分析方法。適用于現澆混凝土空心樓板肋間距宜小于2倍板厚的周邊剛性支承的現澆空心樓板。

2)擬梁法是指將周邊剛性支承板樓蓋等代成雙向交叉的梁系結構進行內力分析的簡化分析方法。現澆混凝土空心樓板的擬梁宜在相鄰區格邊連續且每個區格板內擬梁的數量在每個方向上均不應該少于5根。

3)經驗系數法是指在兩個方向上將柱支承、柔性支承現澆空心樓蓋各區格板的彎矩設計值在控制截面按照已有的彎矩分配系數直接分配進行內力分析的簡化方法。適用于滿足文獻[3]中5.4.1條規定的現澆空心樓蓋設計。

4)等代框架法是從縱、橫兩個方向上將柱支承或柔性支承現澆混凝土空心樓蓋分別取全部豎向作用荷載，將其等效成以柱軸為中心的連續框架分別進行內力分析的簡化分析方法。適用于滿足文獻[3]中5.5.2條規定的現澆空心樓蓋設計。

2.2 結構構件設計

采用中國建筑科學研究院PKPM-CAD工程部研發的多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件SATWE進行整體結構設計及配筋。根據文獻[3]的規定及蜂巢芯廠家提供的相關資料，方案主要采用900 mm×900 mm以及部分900 mm×625 mm，900 mm×350 mm蜂巢芯形成空心樓板。蜂巢芯之間預留空隙200 mm布置梁鋼筋，混凝土澆筑后即形成間距1 100 mm，截面為200 mm×400 mm的鋼筋混凝土梁，相當于混凝土密肋梁樓蓋。在軟件中進行整體設計和構件的配筋時，采用蜂巢芯形成的梁按照次梁進行輸入，且中梁剛度放大系數取為1.5[2]。經過設計后選取三層①軸～②軸×軸～軸：7 m×7 m一塊板進行比較。活荷載標準值為2.0 kN/m。

表1 現澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋配筋

2)按整體現澆混凝土樓板結構設計方案。依據PKPM軟件最終設計，板厚100 mm，框架梁的截面尺寸為350 mm×700 mm， 次梁截面尺寸為250 mm×500 mm。其層高由于隔音的要求，需要進行礦棉板吊頂計算，因此層高為需要達到4.5 m，這樣凈高才可以是3.8 m，最終建筑主體高度36 m，具體配筋如表2所示。

表2 整體現澆混凝土樓板結構配筋

3 經濟分析

通過兩種設計方案，結合2000定額進行蜂巢芯空心樓蓋與整體現澆混凝土樓板經濟對比，蜂巢芯空心樓蓋方案：混凝土用量11.8 m3,鋼筋用量1 769.4 kg，模板用量79.87 m2，板所需要涂料造價120.5元，所需GBF箱體共計2 880元，機械費351.4元，人工費3 050.6元，綜合造價18 367.3元。整體現澆混凝土樓板方案：混凝土用量13.3 m3,鋼筋用量1 823.3 kg，模板用量99.96 m2，板吊頂所需礦棉板造價1 862元，機械費376.7元，人工費3 619.2元，綜合造價18 755.7元(如表3所示)。其中鋼筋價格按4 000元/t，混凝土按350元/t，模板按9.5元/m2，GBF箱體按80元/個。由以上經濟對比分析可知，兩種方案下7 m×7 m板的綜合造價基本相同，此外使用現澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋方案后，主體高度降低了2.4 m；施工速度可以提高20%；降低柱、基礎的造價；降低了消防設施的造價以及使用功能具有明顯的優勢。綜上所述，采用蜂巢芯空心樓蓋方案能夠降低工程造價，還具有較多其他的優點，與采用整體現澆混凝土樓板結構設計方案相比具有較大的優勢。

表3 蜂巢芯空心樓蓋與整體現澆混凝土樓板經濟對比

4 結語

通過對一建筑物的樓板采用蜂巢芯空心樓蓋與整體現澆混凝土樓板的兩種方案設計，選取了7 m×7 m板進行了工程造價的對比分析，通過統計混凝土用量、鋼筋用量、模板的造價、吊頂的裝飾裝修、GBF箱體的費用、機械費、人工費得出綜合造價，得出如下結論:通過設計優化后的蜂巢芯空心樓蓋方案的板工程造價可以實現與采用整體現澆混凝土樓板方案基本相平；采用現澆混凝土空心樓蓋方案具有較多優點，如降低主體高度、加快施工速度、建筑物美觀等；綜合分析工程造價、現場施工以及后續使用功能的改善，采用現澆混凝土蜂巢芯空心樓蓋方案較整體現澆混凝土樓板結構方案具有明顯優勢。

[1] 邱則有.現澆混凝土空心樓蓋[M].北京：中國建筑工業出版社,2007.

[2] 余向前.現澆空心樓蓋結構在某高層甲級寫字樓中的設計實例[J].重慶建筑，2010,9(8)：36.

[3] JGJ/T 268—2012,現澆混凝土空心樓蓋技術規程[S].

Economical analysis on the optimum design hollow floor of cast-in-situ reinforce concrete★

Jia Jilong Zhang Yongqian Zhao Ziyu

(HebeiUniversityofArchitecture,Zhangjiakou075000,China)

Combining with the design parameters of a building, this paper put forward using overall cast-in-place concrete floor structure and cast-in-place concrete honeycomb core hollow floor structure two schemes, and through the optimization design, compared and analyzed the economy of two schemes, pointed out the cast-in-place concrete honeycomb core hollow floor scheme, had low cost, convenient construction, short construction time and other advantages.

building, hollow floor, optimization design, economic analysis

1009-6825(2017)01-0040-03

2016-10-30 ★:河北省研究生創新資助項目(項目編號：215)

賈吉龍(1992- )，男，在讀碩士

TU375

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