空心樓蓋在廣東某郵件處理中心項目中的應用及技術經濟性分析

謝斌

（廣東省建科建筑設計院有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

現澆混凝土空心樓蓋是建筑結構領域一項重要的新型技術。近年來，被廣泛應用于停車場、高層酒店、辦公建筑等。對于建筑平面規則，要求大空間、大荷載的工業廠房和倉庫，空心樓蓋同樣適用[1]。

空心樓板是采用內置或外露填充體，經現場澆筑混凝土形成的空腔樓板。由混凝土空心樓板和支承梁（或暗梁）等水平構件形成的樓蓋結構即為現澆混凝土空心樓蓋[2]。與傳統的實心樓板相比，空心樓板的結構自重更小。兩種雙向布置填充體的現澆混凝土空心樓板截面如圖1 所示[2]。

圖1 現澆混凝土空心樓板截面

現澆混凝土空心樓蓋相對傳統的梁板結構樓蓋，具有多方面的優勢[3]：在結構自重相同的情況下，空心樓蓋可以做到更大的板厚，從而可以使樓板剛度成倍提高，大大增強樓板的抗振動等性能，提高抗干擾能力。空心樓蓋可在樓板上任意隔墻，可在使用中隨時改變隔墻位置[4]，方便靈活調整建筑功能布局，滿足使用單位的需求。空心樓蓋可降低層高，節省空間，節省成本和投資。空心樓蓋的板底平整，便于設備管線穿行，方便管線施工，縮短施工工期；管線的安裝無須繞梁，可減小管線工程量，從而使機電安裝的造價也得到大幅下降。

1 工程概況

廣東某郵件處理中心生產車間建筑面積為23289.69m2，建筑高度為12.5m，地上2 層，設置1 層地下車庫。負一層層高為4.5m，首層層高為6.0m，二層層高為5.4m。建筑典型柱距為8m×12m。生產車間首層樓面設計使用活荷載為15kN/m2，二層樓面設計使用活荷載為8kN/m2。首層及二層樓面附加恒荷載均取2kN/m2。

2 結構布置

采用鋼筋混凝土梁板結構、內置填充體空心樓板和單面外露填充體空心樓板3 個方案，對郵件處理中心生產車間的二層樓面進行設計。取其中一個8m×12m的標準跨進行比較分析。計算面積為96m2。

（1）鋼筋混凝土梁板結構布置平面如圖2 所示。

圖2 鋼筋混凝土梁板結構局部平面（單位：mm）

（2）內置填充體空心樓板結構布置如圖3 和圖4所示。

圖3 內置填充體空心樓板平面（單位：mm）

圖4 內置填充體空心樓板剖面（單位：mm）

（3）單面外露填充體空心樓板結構布置如圖5 和圖6 所示。

圖5 單面外露填充體空心樓板平面（單位：mm）

圖6 單面外露填充體空心樓板剖面

由3 個方案的結構布置可看出，鋼筋混凝土井字梁樓蓋的結構厚度為850mm，內置填充體空心樓蓋的結構厚度為525mm，單面外露填充體空心樓蓋的結構厚度為550mm，現澆混凝土空心樓蓋相對井字梁樓蓋可節省300～325mm 的層高，使建筑內獲得更大的使用空間。

3 結構性能的對比

就傳力特點而言，傳統梁板結構是將樓面荷載傳遞給次梁，次梁將線荷載轉變為集中荷載傳遞給主梁（或框架梁），主梁再將集中荷載傳遞給柱，傳力次數多。而空腹板結構主要用于兩類結構體系：第一類為板-柱（或板-柱-剪力墻）結構體系，其傳力路線是將樓板上的荷載直接傳遞給柱子；第二類為大板-框架（或大板-框架剪力墻）結構體系，其傳力路線是將樓板上的荷載傳遞給主梁（或框架梁），主梁再將線荷載集中傳遞給柱子。由此可見，空腹板所采用的結構體系均縮短了樓面荷載的傳遞路線、減少了傳力次數，使結構體系的傳力更加簡單明確。

就受力特點而言，樓板是典型的受彎控制結構，其抗彎承載力與其截面高度的平方成正比[5]，即截面高度提高一倍，抗彎承載力提高為原來的4 倍。空心樓板的截面空心率可高達60%，即采用同樣多的混凝土材料，可使樓板厚度提高至實心樓板的2.5 倍，抗彎承載力提高為原來的10 倍，可大大地增加樓板的跨度。

就截面受力特征而言，翼緣參加工作的寬度越大，空腹截面力學性能越好。如空腹板的模盒尺寸為750mm×750mm，翼緣厚度一般取最小值75mm，根據《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010），翼緣參加工作的有效寬度為腹板厚度b 加上12 倍翼緣厚度[5]，即b+12×75mm=b+900mm>b+750mm，即空腹樓板是全部翼緣參與受力工作，為受力特征最好的截面形式。

4 經濟指標的對比

4.1 鋼筋工程量計算

鋼筋綜合單價取3500 元/t 計算。

普通梁板結構鋼筋工程量為42.3kg/m2。鋼筋工程費=42.3×3500/1000=148.05 元/m2。

內置填充體空心樓板鋼筋工程量為31.9kg/m2。鋼筋工程費=31.9×3500/1000=111.65 元/m2。

單面外露填充體空心樓板鋼筋工程量為35.4kg/m2。鋼筋工程費=35.4×3500/1000=123.9 元/m2。

4.2 混凝土工程量計算

混凝土綜合單價取360 元/m3計算。

普通梁板結構混凝土工程量為0.33m3/m2，混凝土工程費=0.33×360=118.8 元/m2。

內置填充體空心樓板混凝土工程量為0.3m3/m2，混凝土工程費=0.3×360=108 元/m2。

單面外露填充體空心樓板混凝土工程量為0.3m3/m2，混凝土工程費=0.3×360=108 元/m2。

4.3 模板工程量計算

普通梁板結構模板工程量為170m2，每平方含量為1.77m2，有梁板模板綜合單價取65 元/m2。模板工程費=1.77m2×65 元=115.05 元/m2。

內置填充體空心樓板模板工程量為96m2，每平方含量為1m2。無梁樓板模板綜合單價取50 元/m2。模板工程費=1m2×20 元=50 元/m2。

單面外露填充體空心樓板的模板工程量為0.05m2。無梁樓板模板綜合單價取50 元/m2。模板工程費為2.5 元/m2。

4.4 空腹樓板芯模費用

內置填充體空心樓板芯模材料及安裝費為100 元/m2。

單面外露填充體空心樓板模殼租賃費為80 元/m2。且模殼可重復使用。

4.5 工日計算

按照廣東省2010 年定額計算鋼筋綜合工日為7.28 工日/t。普通梁板結構模板工日為0.532 工日/m2。內置填充體空心樓板和單面外露填充體空心樓板鋪設施工平臺按無梁樓板模板計算綜合工日為0.263 工日/m2。

4.5.1 模板工程工日

普通梁板結構模板為0.532 工日/m2；內置填充體空心樓板模板為0.263 工日/m2；單面外露填充體空心樓板模板為0.263 工日/m2；單面外露填充體空心樓板模殼安裝為0.3 工日/m2。

4.5.2 鋼筋工程工日

普通梁板結構鋼筋為0.286 工日/m2；內置填充體空心樓板鋼筋為0.22 工日/m2；單面外露填充體空心樓板鋼筋為0.26 工日/m2。

4.5.3 工日對比

鋼筋工程和模板工程總工日中普通梁板結構為0.818 工日/m2；內置填充體空心樓板為0.483 工日/m2；單面外露填充體空心樓板為0.823 工日/m2。

假設每個工日工價260 元/d，內置填充體空心樓板比普通梁板節省人工費：87 元/m2；內置填充體空心樓板比單面外露填充體空心樓板節省人工費：88 元/m2。

4.6 生產車間二層樓蓋成本對比

綜合材料工程量、模板工程量、工日等數據可得出，梁板式結構樓蓋工程費為594.58 元/m2；內置填充體空心樓蓋工程費為495.58 元/m2；單面外露填充體空心樓蓋工程費為548.38 元/m2。內置填充體空心樓蓋可節省造價99 元/m2；單面外露填充體空心樓蓋節省造價46.2 元/m2。

4.7 生產車間首層樓蓋成本對比

生產車間首層樓板材料用量以及經濟分析如表1所示。

表1 生產車間首層樓板材料用量與經濟

4.8 其他

根據空腹樓板和單面外露填充體空心樓板板底為平面的特點，在后期裝修過程中還可以減少梁面批面和油漆工程量；設備管道可直接在空腹樓板下進行平面安裝，減少設備管道安裝工程量并節約工期；樓面結構層厚度相比傳統梁板結構小，在滿足使用要求的前提下可降低樓層層高，從而減少項目工程造價。

5 結語

通過傳統的鋼筋混凝土梁板結構樓蓋與現澆混凝土空心樓蓋在工程造價、施工工期、結構性能等方面的分析及研究，對多個解決方案進行了詳細比較。經綜合論證認為，在大跨度、大荷載的工業廠房和倉庫建筑中，選用空心樓蓋的結構方案具有節約材料、節省工期、降低造價等優勢。