張俊騰 楊祁 袁亞芳 尤文貴

(福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建福州 350119)

0 引言

圖1 裝配箱混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)斷面

目前應(yīng)用最多的樓蓋形式主要有：復(fù)梁樓蓋、井字梁樓蓋、密肋樓蓋[1]、板式無(wú)梁樓蓋和混凝土空心無(wú)梁樓蓋[2]。其中，復(fù)梁樓蓋、井字梁樓蓋和密肋樓蓋為有梁樓蓋，而后兩者為無(wú)梁樓蓋。傳統(tǒng)無(wú)梁樓蓋的應(yīng)用可以追溯到1906年的美國(guó)，并于世界第二次戰(zhàn)爭(zhēng)后得到推廣。因其具有整體性好、樓層凈空高、施工支模簡(jiǎn)單和便于管線布置以及設(shè)備安裝等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于當(dāng)時(shí)的高層公寓建筑、大跨度空間和大荷載建筑。但是，歸根結(jié)底它還是一種板柱結(jié)構(gòu)，因此抗震性能不理想，也不能充分發(fā)揮鋼筋的抗拉強(qiáng)度。于是，工程師們通過(guò)不斷改進(jìn)樓蓋的形式來(lái)滿足微利時(shí)代開(kāi)發(fā)商對(duì)結(jié)構(gòu)安全性能和造價(jià)成本的要求。本文介紹一種新型的無(wú)梁樓蓋：裝配箱混凝土空心樓蓋[3]，它是在現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，即把側(cè)壁由原來(lái)的混凝土材料替換成玻鎂防火板。與空腹夾層樓蓋[4]和蜂窩式空心雙向板樓蓋[5]相比，它的內(nèi)模板支護(hù)簡(jiǎn)單、施工方便。從外觀上看，它又是在密肋樓蓋的基礎(chǔ)上增加了樓蓋的底板，從結(jié)構(gòu)受力上看，它將大大提高樓蓋的抗扭能力和整體性。裝配箱混凝土空心樓蓋，是由預(yù)制箱體(疊合箱)與現(xiàn)澆混凝土肋梁組成的一種梁板式結(jié)構(gòu)。如圖1所示，預(yù)制箱體由3部分組成：頂板、底板和側(cè)壁。其中頂板和底板均為混凝土材料，側(cè)壁為玻鎂防火板材料。預(yù)制箱體參與結(jié)構(gòu)整體受力，同時(shí)又作為現(xiàn)澆肋梁的模板。根據(jù)頂板上是否有現(xiàn)澆混凝土層分為明箱和暗箱。為了提高整體性，頂板和底板預(yù)留外伸一段鋼筋與現(xiàn)澆肋梁進(jìn)行錨固。設(shè)計(jì)師在受力計(jì)算[6]時(shí)，一般認(rèn)為頂板四邊簡(jiǎn)支在肋梁上，肋梁則按照密肋樓蓋體系，屬于比較保守的計(jì)算。為進(jìn)一步研究裝配箱的受力性能，趙考重[7]等對(duì)3個(gè)明箱的混凝土裝配箱構(gòu)件進(jìn)行了受力試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)制箱體能夠與現(xiàn)澆箱體共同工作，在受彎計(jì)算時(shí)可將現(xiàn)澆肋梁簡(jiǎn)化為一個(gè)T型截面單元，預(yù)制裝配箱的頂板和底板可作為現(xiàn)澆肋梁的受壓翼緣，翼緣的有效寬度可取肋梁截面寬度與肋梁凈距和 12 倍箱體頂板厚度兩者中較小值之和。吳方伯[8]等對(duì)9m×9m足尺模型進(jìn)行靜水加載試驗(yàn)，并通過(guò)有限元軟件分析了預(yù)制箱體剛度對(duì)擾度計(jì)算的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)制箱體的剛度對(duì)樓蓋的剛度具有一定的貢獻(xiàn)。從以上的分析結(jié)果可以看出，裝配箱混凝土空心樓蓋能夠降低造價(jià)，是一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的樓蓋形式。程浩[9]以單層車庫(kù)的樓板分別采用了井字梁樓蓋、板式無(wú)梁樓蓋和現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋3種方案進(jìn)行混凝土用量和鋼筋用量比較。計(jì)算結(jié)果表明，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋造價(jià)最低。吳建明[10]以閩侯天澤·奧特萊斯城市廣場(chǎng)的地下車庫(kù)樓板為例，比較了復(fù)梁式樓蓋、板式無(wú)梁樓蓋和井字梁樓蓋3種方案的造價(jià)成本。計(jì)算結(jié)果表明，采用單向板式的復(fù)梁式樓蓋造價(jià)成本最低。遺憾的是，對(duì)于裝配箱混凝土空心樓蓋是否能大幅度的降低造價(jià)成本的文獻(xiàn)卻很少。本文擬以長(zhǎng)樂(lè)萬(wàn)星電影廣場(chǎng)為例，詳細(xì)介紹裝配箱空心樓蓋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并與其他形式的樓蓋進(jìn)行造價(jià)成本比較。

1 工程概況和設(shè)計(jì)要點(diǎn)

長(zhǎng)樂(lè)萬(wàn)星電影廣場(chǎng)位于長(zhǎng)樂(lè)市(圖2)，由2棟20層的主樓和一棟6層的裙房組成，總建筑面積13.4629萬(wàn)m2，建筑總高度99.90m，包含2層地下室。其中，地下二層為停車場(chǎng)，地下一層為停車場(chǎng)及賣場(chǎng)，1～6層為商鋪及電影院，其余主樓部分為文化用房和商務(wù)辦公。裙房部分采用框架結(jié)構(gòu)，主樓采用框筒結(jié)構(gòu)體系。由于主樓每層層高較高，且總高度99.90m為高層建筑，為了保證樓蓋的整體性和側(cè)向剛度，主樓部分的樓蓋采用普通的復(fù)梁式樓蓋。由于地下室頂板覆土較厚且活荷載較大，也采用普通的復(fù)梁式樓蓋和板式樓蓋。五層和六層局部為電影放映廳，為躍層結(jié)構(gòu)且大部分為屋面板，因此五層屋面板和六層屋面板也采用普通的復(fù)梁式樓蓋。其中，2～4層為大型商場(chǎng)，樓蓋采用裝配箱混凝土空心樓蓋。

圖2 長(zhǎng)樂(lè)萬(wàn)星電影廣場(chǎng)鳥(niǎo)瞰圖

圖3 二層局部樓蓋結(jié)構(gòu)平面圖

2 方案比較

在福建省，裝配箱空心樓蓋的應(yīng)用起步較晚，對(duì)于商場(chǎng)常用的樓蓋形式為：大板式無(wú)梁樓蓋、單向板復(fù)梁式樓蓋、井字梁樓蓋，如圖4～圖6所示。本文列舉二層局部8.4m×8.4m柱距有代表性的局部裝配箱樓蓋造價(jià)計(jì)算過(guò)程。由于4種方案對(duì)柱的配筋影響不大，因此僅計(jì)算樓蓋的造價(jià)。考慮到不同方案的樓蓋不僅會(huì)影響樓蓋的混凝土和鋼筋用量，而且還會(huì)影響抹灰和模板工程量，本文造價(jià)計(jì)算還考慮了抹灰和模板的工程量。

圖4 大板式無(wú)梁樓蓋方案

圖5 單向板樓蓋方案

圖6 井字梁樓蓋方案

圖7 裝配箱空心樓蓋方案

主肋梁縱筋m=3.85{4×2×(7800÷3+400)+2×8400+4×(7800+2×40×25)}+0.888×2÷7800×3=312 617g=312.617kg，小計(jì)312.617×2=625.235kg。

主肋梁箍筋m=m1+m2,m1=0.395×(760×2+360×2+2×12.9×8)=966g=0.966kg，m2=0.395×(253×2+360×2+2×12.9×8)=566g=0.566kg，根數(shù)n=2×600÷100+(7800-1200)÷200=45,小計(jì)45×2×(0.966+0.566)=137.88kg。

次肋梁縱筋m=1.58{2×2×(7800÷3+400)+2×(7800+2×12×16)}+0.888×2×7800÷3=4943.9g=49.439kg。

次肋梁箍筋m=0.222×(110×2+360×2+2×12.9×6)=243g=0.243kg，根數(shù)n=7800×200=39，小計(jì)12×39×0.243=113.724kg。

現(xiàn)澆板筋m=0.222×42×8400×2=156.648kg。

用鋼量625.235+137.88+49.439+113.724+156.648=1082.87kg,單位面積用鋼量1082.87÷8.4÷8.4=15.35kg/m2。

現(xiàn)澆混凝土用量m=7800×800×290×2+7800×150×290×12-150×150×290×36+8400×8400×60-800×800×60×4=11.535m3。

裝配箱材料s=7.8×7.8=60.84m2。

天棚抹灰面積s=8.4×8.4-0.8×0.8=69.92m2。

模板面積s=8.4×8.4-0.8×0.8=69.92m2。

按照2013年長(zhǎng)樂(lè)定額單價(jià)大概取值：裝配箱120元/m2，鋼筋5元/kg,混凝土400元/m2,模板50元/m2，抹灰20元/m2。根據(jù)以上方法，分別對(duì)其他3種樓蓋工程量及造價(jià)計(jì)算匯總，如表1所示。

表1 各樓蓋方案造價(jià)對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，大板方案經(jīng)濟(jì)性最差，其次是井字梁樓蓋。單向板式復(fù)梁樓蓋經(jīng)濟(jì)性比前面兩者要好，但是不如裝配箱空心樓蓋。

從以上4種樓蓋的特點(diǎn)來(lái)看，對(duì)于柱距8.4m×8.4m樓蓋而且對(duì)樓層凈高要求比較嚴(yán)格的情況下，選擇裝配箱空心方案不但能夠最大限度地滿足建筑功能要求，而且還是一種最為經(jīng)濟(jì)的樓蓋方案。由于單向板復(fù)梁式樓蓋具有造價(jià)較低，結(jié)構(gòu)合理和施工簡(jiǎn)單，對(duì)于一般的工程項(xiàng)目，單向板復(fù)梁式樓蓋仍然是首選的樓蓋方案。對(duì)于地下室頂板等承受較大荷載的樓蓋，大板方案是首選方案。對(duì)于較大跨度的樓蓋，井字梁方案是一個(gè)不錯(cuò)的思路，但是在大多數(shù)場(chǎng)合仍然可以被裝配箱替代。對(duì)于通透條件要求較高的場(chǎng)所，比如商場(chǎng)、教室、報(bào)告廳和小型會(huì)堂等局部空曠規(guī)整、但荷載又不是很大的建筑，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的工程項(xiàng)目綜合結(jié)構(gòu)安全性和經(jīng)濟(jì)性比選樓蓋方案。