某办公楼楼盖方案经济性必选

某办公楼楼盖方案经济性必选

刘业涛1魏娜2王湘斌3

1四川宏吉建筑设计有限公司610042

2四川长江职业学院成都610000

3长沙巨星轻质建材股份有限公司410000

摘要：随着经济的发展和科技水平的提高，房屋建筑工程也迎来了新的机遇和挑战，如何在保证建筑质量的前提下减低工程成本成为目前工程人员共同探讨的问题。因此本文对目前比较常见的两种楼盖体系进行了分析，并结合实际的工程情况对比二者的经济性，旨在为相关从业人员提供参考意见。

关键词：无梁楼盖体系；空心楼盖体系；经济性分析；

1、无梁楼盖体系

1、1无梁楼盖概念

无梁楼盖是1910年瑞士设计师发明的，无梁楼盖结构不设梁，是一种双向受力的板柱结构。由于缺少梁，钢筋混凝土板需要直接支承到柱上，板厚要比柱网尺寸相同的肋梁楼盖要大些，为了使柱顶处板抗冲切能力提升，通常在板内暗配箍筋或在柱顶设置柱帽。但是无梁楼盖的建筑结构高度要比肋梁楼盖的小，这便增加了建筑楼层的有效空间，与此同时，无梁楼盖平滑的板底能够极大的改善采光通风条件，因此无梁楼盖常见于净空和层高限制比较严格的建筑物当中，如仓库、冷藏库、商场等[1]。

1、2无梁楼盖体系优点

无梁楼盖改变以往梁集中受力的形式，分散成无数个受力的工字结构，扩大了楼层净空，使得其结构简单、造型美观、传力路径简捷、有利于通风，并能节省建材、方便布置管线、加快施工进度，而且质地密、抗压性高、抗振力强[2]。但是无梁结构对板的厚度、钢筋和混凝土的强度要求较高。正是因为无梁楼盖的诸多优点才使得无梁楼盖体系得到了比较广泛的应用。无梁楼盖在施工过程中省去了梁肋，让柱子承担全部的载荷，因此对无梁楼盖的整体和局部的受力情况要求非常高。无梁楼盖属于比较新型的楼盖方式，相对传统的楼盖建设方式区别很大，目前为了整体提高楼盖的质量并降低施工复杂程度，无梁楼盖已经开始全面的运用到楼盖的建设过程中[3]。

1、3无梁楼盖体系计算方法

为保证楼盖建设的质量，在设计过程中要选择科学的计算方法来进行相关的计算，为后续施工质量提供理论上的保障。

1、3、1经验系数法

无梁楼盖计算中应用比较广泛的就是经验系数法，尤其是在无梁楼盖对垂直荷载下板内力进行计算的时候，该方法最为适用。经验系数法的具体计算过程已经明确的通过《钢筋混凝土升板结构技术规范》做出了规定。这种方法值得注意的是，需要在进行计算之前确保实际条件能够满足该方法的计算条件要求，否则会使计算结果出现较大的误差，影响工程的整体质量[4]。

1、3、2等代框架法

等代框架法的等代原则是就垂直载荷来说的，该方法可认为板体承受了所有的垂直载荷，柱体对板体起约束作用。所以在运用该方法的时候，需要对全板的宽度选取截面宽度，厚度即为楼盖的高度。但是对水平载荷来说，载荷是作用在柱端和框架节点上面的，因此板便成为了主体，同时对主体有一定的约束作用，所以截面惯性矩应当取值为柱的截面。

1、4内力计算方法

1、4、1弯矩系数法

无梁楼盖内力计算中最常见的计算方法就是弯矩系数法。首先要计算出总弯矩数值，然后将计算得出的总弯矩数值与对应的弯矩系数相乘，最后得出的数值即为截面的弯矩数值。值得注意的是，在运用该方法的时候需要满足四个条件，即每个方向上都要存在三个以上的连续跨；任意区域隔板长跨与短跨的比值必须在115以下；两个相邻跨之间距离不能超过较长跨的三分之一；可变载荷与永久性的载荷的比值不超过3[5]。

1、4、2精确计算法

精确计算法是除弯矩计算法外较常见的方法，该方法不需要简化无梁楼盖，可直接进行计算。该方法需要通过一定的软件来建立模型，然后设置相应的参数进行计算，目前比较常用的软件主要有MIDAS、SAP2000以及PKPM等。不同计算软件有不同的优点，因此在计算无梁楼盖内力之前，要先选择正确的软件，然后再开展相应的计算。

1、5小结

通过分析可知，无梁楼盖消耗的钢筋数量相比传统的井字梁较少，因此进一步的降低了处理费用、人工费用等，因此在相同楼层高度的情况下能够有效的降低建筑结构的经济成本[6]。但是无梁楼盖属于板柱体系，的抗震能力比较差，当建筑较高时需要布置剪力墙，因此会消耗比较多的钢材，所以在上部结构体系中无梁楼盖并不具备太大的优势。

2、空心楼盖体系

2、1空心楼盖概念

空心楼盖是一种现浇钢筋砼空心楼盖，包括钢筋、砼、芯模，芯模埋置在钢筋砼中，其特征在于芯模内填充有轻质材料。空心楼盖适用于现浇钢筋砼和预应力钢筋砼的楼盖、屋盖、墙体、基础底板以及桥梁使用。例如办公楼宇、地下车库、仓库厂房、大型商场、立交桥、教学楼、图书馆等大跨度的建筑，奥运会鸟巢工程使用的便是空心楼盖技术。同时可应用于需灵活间隔或者是需要经常改变使用用途的建筑，例如宾馆、住宅、公寓、娱乐场所等。以及一些采用集中式空调的建筑、有特殊隔音和保暖要求的建筑等。

但是由于技术条件的限制，空心楼盖的发展速度极其缓慢。为改善此状况，建设部于2004年将现浇混凝土空心楼盖技术列为重点科技成果推广项目之一，使得空心楼盖开始广泛的在国内推广，并于2006年被国家建设部列为节能、节地型建筑技术。因此空心楼盖体系得到了迅速的发展，提高了其各项的性能，具有其它施工工艺无法比拟的优势[7]。

2、2空心楼盖体系的优点

空心楼盖适用于大跨度、大空间建筑，同时能够节约大量的建筑材料，具有极好的经济效益；同时空心楼盖还能实现双向网格现浇肋传力体系，能够降低楼盖的自重，具有较好的安全性；并且空心楼盖的空间使用率比较高，能够进行人性化和灵活化的设计，使用效果较好，是真正意义上的平板，不需要吊顶；而且该体系管线布设施工比较便捷，工期比较短，具有较好的节能效果；相比其他结构方式来说空心楼盖的保温、隔音效果比较好，能够有力的保证人们的居住条件[8]。

2、3空心楼盖设计要点

2、3、1受力体系确定的原则

受力情况要根据《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》（CECS175：2004）的规定和工程的实际情况来确定，例如某工程采用了边支撑的非预应力现浇空心楼盖体系。因此可以按边支撑板的原则来设计支撑在墙、深受弯构件、刚性梁等结构上的楼板。

2、3、2现浇空心楼盖的计算

空心楼盖的计算包括荷载取值、内力、配筋计算等，载荷取值需要结合箱体内模容重和内模箱体材料来确定；内力及配筋的计算可按弹性方法计算，如果有比较可靠的经验时，可考虑楼板的薄膜效应，并适当的折减区格板的跨中以及支座截面弯矩。现浇混凝土空心板的正截面承载力计算需要结合相应截面的内力，依据《混凝土结构设计规范》GB50010—2002按空心板实际截面来进行计算[9]。如果内模为箱体的时候，可以按照工字型截面来计算；如果内模为筒芯的时候，顺筒方向也按工字型的截面计算，横筒方向的受弯刚度可按照顺筒方向90%来计算。

2、4施工技术要点

现浇空心板楼盖施工顺序为：铺设楼板模板→模板上测量放线→梁及底皮板筋绑扎→水电安装预埋→钢筋网片排放→排放GBF薄壁管→GBF管固定→上皮板筋绑扎→浇筑混凝土。其中比较重要的环节在于GBF管的固定和混凝土的浇筑。

2、4、1GBF管固定

GBF管的固定是非常重要的环节，主要涉及到抗浮固定和位置固定。因为在浇筑混凝土的时候，会对GBF薄壁管产生很大的浮力，所以要进行抗浮固定，避免浇筑混凝土时GBF管上浮带动上皮板筋上浮，导致板面标高抬高。同时还要通过分析和对比来确定工程在板筋绑扎后采用的固定办法，固定时候可以用双股12#铝丝，沿着梁边间隔1米的地方固定一点，板中每平米固定一点，但是在不同情况下需要根据管径的大小来开展具体的计算。另外需要注意的是GBF管在板中位置对结构受力状况的影响，准确定位GBF管上下左右位置[10]。对于管上下混凝土厚度不超过50mm的时候，需要在管底垫放保护层垫块，同时用12#铝丝在每段管距端头四分之一处拉结以固定其上下位置，使用U型卡固定左右位置。如果管上下混凝土厚度超过50mm的时候，可采用通长钢筋焊制成“井”字型来固定，以保证上下左右位置的准确性。并在检查无误后，再绑扎上皮板筋。

2、4、2混凝土浇筑

通常管与管、管与板面板底之间的距离多为5cm左右，而且肋部中间还有钢筋网片，因此混凝土浇筑过程中混凝土下落比较困难，如果存在操作不当势必会在板底产生蜂窝、麻面等现象，严重的甚至会出现空板的情况。所以在浇筑混凝土的时候，必须要保证管底混凝土的密实程度。根据GBF管的吸水特性以及布置密集情况，可通过以下措施来保证浇筑的质量[11]。

首先在浇筑之前所有的GBF管都要充分浇水并保证湿润度，杜绝因为GBF管大量吸水而造成的混凝土和易性和坍落度降低现象，从根本上避免出现空板和麻面现象，并且浇筑过程中要有专门人员监督，检查是否存在GBF管破裂的情况，出现破裂的要及时用塑料、水泥袋、胶带纸等进行封堵。

然后在浇筑过程中要沿GBF管纵轴单向分两次浇筑，因为此种浇筑方式能看清管与管的空挡，可以有效的防止漏振，同时能够有效的避免因管与管的挤紧而导致的混凝土无法下落情况。振捣需要采用振捣棒结合小型平板对震动器进行协同振捣，需要注意的是不能将振动器直接压到薄壁管，同时保证每条肋都得到振捣，不能出现遗漏情况，振捣的间距应该在30mm左右，在管底混凝土流满的时候可以停止振捣；而且浇筑的速度不能过快，一次性的浇筑范围不可以超过3米[12]。

最后就是在浇筑时候要严格控制混凝土级配和坍落度，石子粒径不能超过25mm，适当调整水灰比，控制坍落度在14～16mm之间。并在浇筑完成后做好相应的养护工作。

2、5小结

通过本段分析可以看出，目前空心楼盖在节约层高方面具有极好的优势，通常普通结构九层的高度若应用空心楼盖结构可达到十层；且部分区域还可以做成明梁，因此不受板柱体系的限制，可按照普通的梁柱体系进行计算和分析。

3、工程概况

3、1安全等级和使用年限

某工程建筑结构的安全等级为二级，地基基础设计等级为乙级，地下室防水等级为二级，设计结构的使用年限为50年。基本风压为0.30kN/㎡，建筑高度超过60m，承载力设计时乘以1.1的系数，地面粗糙度类别为B类，基本雪压为0.10kN/㎡。抗震设防的类别为丙类，本工程地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10g，设计地震分组为第三组。

3、2结构方案

本工程位于7度区，加速度为0.1g，在保证净高的前提下能够压缩层高将有利于抗震，从而达到控制经济成本的目的，在大商业区域采用GBF（蜂巢芯楼盖）楼盖，具有以下几点优势：减少层高，方案层高为4200mm的位置，考虑主梁高度700mm的梁高，净高为3500mm，采用蜂巢芯楼盖，梁高可以控制在400mm高度，这样层高可以控制在3900mm；同时能够节约模板和工期，超过1万平米以上的建筑可以节约大概1/5的工期；普通楼和GBF楼盖控制竖向结构的截面在满足构造要求根据经验数据进行构件尺寸的取值，避免造成材料浪费及由于界面变大造成含钢量过大，经过计算结果和成本估算，普通楼层大约节约79元/m2。

4、经济性分析

本工程材料上拟采用高强混凝土（C60及以上）和高强钢筋（CRB550及HRB500），提高混凝土等级可以减小构件截面，采用高强度钢筋可以减少配筋面积，降低含钢量，在价格差不大的情况下，有利于节约成本，采用CRB550冷轧带肋钢筋，根据规范板配筋率可以下调至0.161%，比常规0.2%降低了0.039%，在建筑规模较大的工程中能起到很好的经济效益。

同时分析了空心楼盖、无梁楼盖、普通楼盖三种结构在混凝土、钢筋、侧模、梁侧抹灰、底模以及其他综合类费用上的差异，并对照了首层消防区域、非消防区域、地下车库区域的差异，分析经济性的差异，发现三者中空心楼盖的经济效益是最好的，因此可在该工程中应用空心楼盖体系，能够早保证质量的前提下实现经济效益的最大化。

结束语：文章总结了目前比较常见的两种楼盖体系，同时进行了简单的经济性分析，并结合实际工程情况分析二者经济性的差异。相关从业人员在参考本意见的时候要结合实际的工程要求来选择合适的楼盖方案。

参考文献：

[1]程晓杰,葛炎晨,赵聪.某双层地下车库顶板与楼盖方案的经济性分析[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2014,02:58-61.

[2]吴韬,吴学辉,李娟.地下车库采用蜂巢芯楼盖的技术经济分析[J].混凝土与水泥制品,2014,11:72-74.

[3]牛晓丹.混凝土井字梁楼盖的设计选型与经济性比较研究[D].内蒙古科技大学,2014.

[4]蒲爽.盒状内模空心楼盖与传统楼盖技术经济性比较——以某地下车库为例[J].中国新技术新产品,2017,06:90-91.

[5]周建龙,方义庆,包联进,江晓峰,孙战金,李烨,黄永强.某大型会展中心大跨度楼盖结构体系比选[A].中国建筑设计研究院、苏州设计研究院股份有限公司、中国建筑科学研究院、苏州市勘察设计协会、中国土木工程学会、苏州市土木建筑学会、《建筑结构》杂志.第四届全国建筑结构技术交流会论文集（上）[C].中国建筑设计研究院、苏州设计研究院股份有限公司、中国建筑科学研究院、苏州市勘察设计协会、中国土木工程学会、苏州市土木建筑学会、《建筑结构》杂志:,2013:5.

[6]张倚天.高铁长沙南站高架层候车厅大跨度楼盖人致振动研究[D].中南大学,2012.

[7]蔡东,邓浩.混凝土大跨度井梁楼盖结构方案的技术经济比较[J].广东土木与建筑,2006,04:6-8.

[8]卢俊.不等跨柱网混凝土肋梁楼盖平面选型问题初探[J].广州大学学报(自然科学版),2006,05:91-94.

[9]吴观海.某商业中心地上楼盖结构布置技术经济分析[J].山西建筑,2015,06:55-56.

[10]邵永松,金路,陈立平.现浇模壳密肋楼盖结合钢管混凝土柱框架结构体系的应用[J].低温建筑技术,2009,10:43-44.

[11]杨冰.空间网架和混凝土无梁楼盖大跨度结构施工研究[D].天津大学,2003.

[12]蔡东.混凝土大跨度井式楼盖结构方案的技术经济比较[D].重庆大学,2006.