现浇混凝土空心楼盖优化设计经济分析★

贾吉龙 张永前 赵子玉

(河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)

现浇混凝土空心楼盖优化设计经济分析★

贾吉龙 张永前 赵子玉

(河北建筑工程学院，河北 张家口 075000)

结合某建筑物的设计参数，提出采用整体现浇混凝土楼板结构和现浇混凝土蜂巢芯空心楼盖结构两种方案，并通过优化设计，对比分析了两种方案的经济性，指出现浇混凝土蜂巢芯空心楼盖方案具有成本低、方便施工、工期短等优势。

建筑物，空心楼盖，优化设计，经济分析

随着工程建设水平的提高，对楼盖结构的要求也越来越高，促使各国学者研究出了新的楼盖体系——现浇钢筋混凝土空心楼盖。现浇钢筋混凝土空心楼盖结构具有自重轻、地震作用小、有效的降低了层高、节省工程材料、楼面开间大、方便施工、缩短工期等优点。在跨度较大的公共建筑和住宅建筑中已有较多应用，在一般高层或低层的应用不足。有研究指出当q≤2.5 kN/m2,柱距不大于7 m时，采用现浇钢筋混凝土空心楼盖比采用传统梁板结构楼盖自身造价增加15元/m2左右，这影响到其在低层民用住宅的应用。本文通过设计一建筑物，分别采用传统梁板结构和现浇混凝土蜂巢芯空心楼盖结构，经过一系列优化设计，实现降低造价，更多的将现浇混凝土空心楼盖应用到低层民用住宅工程中。

1 设计参数

本设计建筑物地下1层，地上8层,采用框架—抗震墙结构体系，现浇梁板，梁式筏形基础，框架抗震等级为三级，墙抗震等级为二级。建筑结构的安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类，结构主体设计使用年限为50年。抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度0.10g。梁、板混凝土强度等级为C30。内膜采用的是GBF蜂巢芯空心内膜，最早是由邱则有先生设计的[1]，形成的空心楼盖传力路径为：面板→肋梁→主框架梁，形成了传力路径明确的现浇混凝土双向网格肋空心楼盖水平结构体系，具体的楼面层GBF空心大样如图1所示。

2 结构设计

2.1 结构分析方法

周边刚性支承的内置填充体现浇空心楼板，可采用拟板法的规定进行计算，也可采用拟梁法进行计算。柱支承、柔性支承及混合支承现浇混凝土空心楼盖在竖向均布荷载的作用下宜采用经验系数法进行设计计算；当不符合经验系数法的规定时，可采用等代框架法进行计算。

1)拟板法是指将周边刚性支承板楼盖等代成各向同性板，或者正交各向异性板进行内力分析的简化分析方法。适用于现浇混凝土空心楼板肋间距宜小于2倍板厚的周边刚性支承的现浇空心楼板。

2)拟梁法是指将周边刚性支承板楼盖等代成双向交叉的梁系结构进行内力分析的简化分析方法。现浇混凝土空心楼板的拟梁宜在相邻区格边连续且每个区格板内拟梁的数量在每个方向上均不应该少于5根。

3)经验系数法是指在两个方向上将柱支承、柔性支承现浇空心楼盖各区格板的弯矩设计值在控制截面按照已有的弯矩分配系数直接分配进行内力分析的简化方法。适用于满足文献[3]中5.4.1条规定的现浇空心楼盖设计。

4)等代框架法是从纵、横两个方向上将柱支承或柔性支承现浇混凝土空心楼盖分别取全部竖向作用荷载，将其等效成以柱轴为中心的连续框架分别进行内力分析的简化分析方法。适用于满足文献[3]中5.5.2条规定的现浇空心楼盖设计。

2.2 结构构件设计

采用中国建筑科学研究院PKPM-CAD工程部研发的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE进行整体结构设计及配筋。根据文献[3]的规定及蜂巢芯厂家提供的相关资料，方案主要采用900 mm×900 mm以及部分900 mm×625 mm，900 mm×350 mm蜂巢芯形成空心楼板。蜂巢芯之间预留空隙200 mm布置梁钢筋，混凝土浇筑后即形成间距1 100 mm，截面为200 mm×400 mm的钢筋混凝土梁，相当于混凝土密肋梁楼盖。在软件中进行整体设计和构件的配筋时，采用蜂巢芯形成的梁按照次梁进行输入，且中梁刚度放大系数取为1.5[2]。经过设计后选取三层①轴～②轴×轴～轴：7 m×7 m一块板进行比较。活荷载标准值为2.0 kN/m。

表1 现浇混凝土蜂巢芯空心楼盖配筋

2)按整体现浇混凝土楼板结构设计方案。依据PKPM软件最终设计，板厚100 mm，框架梁的截面尺寸为350 mm×700 mm， 次梁截面尺寸为250 mm×500 mm。其层高由于隔音的要求，需要进行矿棉板吊顶计算，因此层高为需要达到4.5 m，这样净高才可以是3.8 m，最终建筑主体高度36 m，具体配筋如表2所示。

表2 整体现浇混凝土楼板结构配筋

3 经济分析

通过两种设计方案，结合2000定额进行蜂巢芯空心楼盖与整体现浇混凝土楼板经济对比，蜂巢芯空心楼盖方案：混凝土用量11.8 m3,钢筋用量1 769.4 kg，模板用量79.87 m2，板所需要涂料造价120.5元，所需GBF箱体共计2 880元，机械费351.4元，人工费3 050.6元，综合造价18 367.3元。整体现浇混凝土楼板方案：混凝土用量13.3 m3,钢筋用量1 823.3 kg，模板用量99.96 m2，板吊顶所需矿棉板造价1 862元，机械费376.7元，人工费3 619.2元，综合造价18 755.7元(如表3所示)。其中钢筋价格按4 000元/t，混凝土按350元/t，模板按9.5元/m2，GBF箱体按80元/个。由以上经济对比分析可知，两种方案下7 m×7 m板的综合造价基本相同，此外使用现浇混凝土蜂巢芯空心楼盖方案后，主体高度降低了2.4 m；施工速度可以提高20%；降低柱、基础的造价；降低了消防设施的造价以及使用功能具有明显的优势。综上所述，采用蜂巢芯空心楼盖方案能够降低工程造价，还具有较多其他的优点，与采用整体现浇混凝土楼板结构设计方案相比具有较大的优势。

表3 蜂巢芯空心楼盖与整体现浇混凝土楼板经济对比

4 结语

通过对一建筑物的楼板采用蜂巢芯空心楼盖与整体现浇混凝土楼板的两种方案设计，选取了7 m×7 m板进行了工程造价的对比分析，通过统计混凝土用量、钢筋用量、模板的造价、吊顶的装饰装修、GBF箱体的费用、机械费、人工费得出综合造价，得出如下结论:通过设计优化后的蜂巢芯空心楼盖方案的板工程造价可以实现与采用整体现浇混凝土楼板方案基本相平；采用现浇混凝土空心楼盖方案具有较多优点，如降低主体高度、加快施工速度、建筑物美观等；综合分析工程造价、现场施工以及后续使用功能的改善，采用现浇混凝土蜂巢芯空心楼盖方案较整体现浇混凝土楼板结构方案具有明显优势。

[1] 邱则有.现浇混凝土空心楼盖[M].北京：中国建筑工业出版社,2007.

[2] 余向前.现浇空心楼盖结构在某高层甲级写字楼中的设计实例[J].重庆建筑，2010,9(8)：36.

[3] JGJ/T 268—2012,现浇混凝土空心楼盖技术规程[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 ★:河北省研究生创新资助项目(项目编号：215)

贾吉龙(1992- )，男，在读硕士

TU375

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