普通梁板式楼盖与无梁空心楼盖应用的优缺点比较

赵天传，王扬帆，陈道政

（1.宁波大学建筑设计研究院有限公司，江苏 宁波 315000；2.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009）

1 工程概况

本工程为浙江某新建工业用途厂房，地上三层，总建筑面积44946m2，处于6度（0.05g）抗震设防区，本工程根据设计及现场工程实际情况，分别采用普通梁板式楼盖方案及无梁空心楼盖方案设计，按普通梁板和无梁空心板进行设计计算（采用相同荷载工况，活荷载取500kg/m2），取二层一个柱网（8m×10m）进行对比说明，具体结构布置如下。

1.1 普通梁板式楼盖方案

采用普通钢筋混凝土楼板，主梁尺寸为 b×h=400×900，350×800，次梁尺寸为b×h=240×600，主次梁配筋及结构布置见图1。

图1 普通楼盖梁配筋图

1.2 无梁空心楼盖方案

根据设计要求，无梁空心楼盖内采用的填充箱型号为580×580×250，580×400×250，板 总 厚 为370mm，上翼缘60mm，下翼缘60mm，肋宽80mm，中间为模盒，结构布置见图2。

图2 无梁空心楼盖布置图

2 建筑结构特点对比

2.1 结构特点对比

普通梁板式楼盖结构体系现普遍采用现浇混凝土的方式施工，成型后楼盖整体性能好，且在竖向荷载作用下有着合理清晰的传力途径，满足竖向承载力要求，拥有足够的水平及竖向刚度，因此在我国实际工程中应用最为广泛。但随着建筑设计水平的不断提升，普通梁板式楼盖结构的缺陷也逐渐展露，为满足承载力设计的需求，梁板构件设计的结构高度一般较大，另一方面再加上建筑线路管道的安设以及装修吊顶，为了满足建筑净空的要求，在设计过程中不得不增加楼层的高度，同时增加了混凝土及钢筋的用量，在一定程度上并不经济。

相对于普通梁板结构来说，无梁空心楼盖将蜂窝结构和工字梁的设计理念相结合并应用于水平结构体系之中，它利用轻质环保的填充箱来代替一部分的现浇楼盖中不参与受力的混凝土而形成网格空腔结构，同时在空腔与空腔之间现浇混凝土以形成双向网格肋，与结构中的暗梁组成传力途径明显的双向承重楼板结构体系。

经实践应用证明，在本厂房设计中保持净高不变而采用无梁空心楼盖，每层层高则可以降低300～500mm，相应程度上减少了钢筋混凝土的用量，同时现浇无梁空心楼板刚度比普通楼板刚度要大，在8～15m范围内的大跨度结构中无梁空心楼板完全满足承载力需求。

2.2 建筑特点对比

普通梁板结构的主次梁是根据房间的跨度、用途以及隔墙位置来布置的，因此整体结构设计确定后，房间墙体位置以及房间使用的用途都不可随意进行更改；同时由于主、次梁的截面高度远大于楼板厚度，因此梁在楼盖底部凸出，建筑视觉效果不够简洁，且管道设备等的架设安装有一定的施工难度。

采用无梁空心楼盖，建筑整体效果美观，使用更加方便，且楼板刚度及承载力远大于普通板，分隔墙布置自由，房间可根据需要灵活机动布置。由于墙体可以任意移动，所以对办公楼、商城、展厅、工业厂房、仓库储藏室等需要随时变更使用空间的建筑尤为适用。

同时由于层高降低，与结构配套的水、电、暖通等设备的竖向管道长度每层约减少300～500mm，；由于楼盖底部平整，相对普通楼盖中的梁侧面，顶面的抹灰工作量将大大降低，楼盖下吊挂管件、桥架、风管因无凸出梁，无需拐弯和变径，架设快捷方便、风险小、节约造价。

3 无梁空心楼盖的施工优缺点

3.1 施工流程

与普通梁板式楼盖施工相比，无梁空心楼盖施工方便、快捷，综合工期缩短了15%左右。主要因素有以下几个方面；

①由于层高降低，基坑开挖深度降低，减少基坑开挖工作量；

②由于无梁空心楼盖底部平整，模板支护时较普通楼盖方便，支模时间缩短且节省模板；

③由于层高降低，竖向构件（柱、剪力墙）、围护结构（墙体）及隔墙高度降低，施工工作量相应减少；

④由于层高降低，竖向水、电、风管、电梯等构件长度降低，施工工作量相应减少；

⑤由于无梁空心楼盖底部平整，粉刷面积减少，施工简便，效率提高，楼盖下吊挂管件，桥架，风管因无凸出梁、无需拐弯和变径，架设快捷方便；

⑥由于无梁空心楼盖底部平整，且钢筋种类单一，钢筋加工及安装时间大大减少。

无梁空心楼盖具体施工流程如下：

楼盖模板及支架安装→对暗梁、柱帽、肋、预留预埋→设施及填充箱等位置定位划线→梁、柱帽、板底及肋钢筋安装→填充箱安装→填充箱进场验收（内置填充箱抗浮及防漂移专用连接件）→板面钢筋安装→混凝土浇筑（浇筑混凝土前应对模板及填充箱浇水润湿）→混凝土养护→模板拆除

3.2 施工难点

3.2.1 施工有一定的难度，专业性较强

由于无梁空心楼盖结构是一种较新的结构，专业性较强，施工时需要专业厂家进行指导才能保障工程的质量要求。

3.2.2 无梁空心楼盖的填充箱安装时，需采用抗浮及抗侧移措施

因本工程无梁空心楼盖所使用的填充箱是以工业废料为主回收再利用而生产出来的一种节能环保材料，质轻防水，而在混凝土入模的过程中，由于混凝土的流动会对填充箱产生侧向压力，使箱壁各面产生一定的压力差，从而会使填充箱产生一定的水平侧移；同时由于填充箱轻质的特点，在浇筑过程中处理不当极易引起箱体上浮，从而带动板底模板以及板顶钢筋的局部上移，因此在填充箱填充安装时需要采用抗浮以及抗侧移的措施，否则施工的质量将难以保障。

3.2.3 混凝土振捣问题

无梁空心楼盖浇捣混凝土时，由于楼盖结构体系肋宽较小，混凝土振捣操作有一定难度，很容易出现振捣不密实，底部混凝土残存气泡气囊等现象，因此也要加强控制措施，保证混凝土布料与振捣同步进行，注意浇捣混凝土的速度及冲击力，防止对填充箱造成损伤，同时也要防止填充箱在振捣混凝土过程中产生上浮和侧移，且要控制混凝土的塌落度及粗骨料粒径。

3.2.4 填充箱破损问题

因填充箱材料特性的原因，在其运输、安装、施工过程中操作不当会引起填充箱的破损，一旦破损混凝土在浇筑的过程中会流入填充箱中，填充箱中的混凝土不参与受力反而增加了楼盖的重量，而此类质量隐患出现又难以在浇筑过程中更换填充箱，因此在施工过程中要严格把关填充箱的质量，严格按照规范操作安装拆卸填充箱。

4 经济性对比

4.1 直接经济效益对比

取二层一个柱网（8m×10m）计算，分别按普通梁板和无梁空心板进行设计计算（采用相同荷载工况，活荷载取500kg/㎡），根据计算结果，绘制施工图，经预算得出单方混凝土含量、钢筋含量、模板及无梁空心板的的填充箱造价，见下表，其中仅为楼盖经济指标，不包括基础、柱、楼梯及其他构造构件。

由表中数据可以得知，因无梁空心楼板整体厚度较大，所以在混凝土用量上比普通梁板式楼板稍多，但钢筋用量上无梁空心楼盖明显较少，这是因为无梁空心楼板改变了原普通梁板式楼板“板→梁→柱”的荷载传力途径，将竖向荷载直接传递到了竖向承重构件上，也就是形成了板柱结构体系，因此节省了梁钢筋这一部分工程量，并且荷载及跨度越大，无梁空心楼板减少钢筋量的优势就越明显。

采用无梁空心楼盖，每平方米造价比普通梁板式楼盖低13.1元，另上部建筑每层可减少层高0.5m，竖向构件相应材料用量也降低，根据经验数据，上部建筑层高每降低0.1m，每平方米综合造价可以节省约20元，故若采用无梁空心楼盖方案，每平米可以直接节省113.1元，直接经济效益对比结果显著，有利于降低建设施工的成本。

4.2 间接经济效益

①采用无梁空心楼盖技术，楼盖底部平整，减少了模板的损耗，减少了支、拆模板的人工费用。且钢筋种类单一，钢筋加工及安装时间大大减少，相应大大减少了人工费。具体施工时，可通过分区域支模、绑扎钢筋、安装填充箱等工序交叉作业，进一步提高施工速度，可以缩短施工工期，进而节约工程财务费用。

②由于楼层层高降低，楼层墙体材料也会减少对应的数值，相对于普通梁板式楼板中的梁侧面以及顶面抹灰工作量大大减少，与结构相配套的水暖电等管道设备的竖向尺寸也减少相应数值，且无梁空心楼板板底无凸梁便于管道架设，有利于节约成本提高施工效率。

5 无梁空心楼盖的绿色设计优势

与普通梁板式楼盖结构体系相比，无梁空心楼盖的亮点就在于其中体现的绿色设计的环保节能理念。在满足建筑结构的功能以及承载力需求的基础上，利用以工业废料为主加工生产的填充箱材料来取代楼板中不参与结构受力的混凝土部分，实现了建筑资源的节约，体现其可持续发展的理念，无梁空心楼盖的绿色设计优势主要体现在以下几个方面：

①无梁空心楼楼盖中的填充箱轻质高强，且是一种良好隔声材料，另浇筑混凝土后在楼板内形成密闭空腔结构，因此空心楼盖比普通梁板式楼盖隔音效果有着显著的提升；

工程量及经济对比

②楼板内部的密闭空腔结构增强建筑的隔热保湿，有效减缓热量传递；

③由于无梁空心楼盖的填充箱具有一定的吸水及释水功能，所以在混凝土养护阶段对混凝土起到内养护的效果，对控制现浇混凝土的温度收缩裂缝起到非常重要的作用。

6 结语

无梁空心楼盖在实际工程中应用与传统梁板式楼盖相比，在满足建筑结构承载力的前提下，改变了传统竖向荷载传力途径，能有效的降低层高，经济效益显著，且体现了现代绿色设计的理念基础，但其也存在着自身的劣势，相对于传统梁板式楼盖而言其混凝土用量及结构自重增大，且目前施工专业性较强，质量控制不易把关，因此，对于无梁空心楼盖的工程应用推广落实还需要因地制宜，不能盲目以追求经济效益为目的。