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关键词：结构体系;空心楼盖;技术性分析
现浇混凝土空心楼盖结构能够显著改善结构在使用过程中的功能，使建筑工程项目的经济综合效益得到大幅度的提高，从而使工程项目的造价成本降低。在技术层面来看现浇混凝土空心楼盖是原住房和城乡建设部“863”计划中推荐的重点研究项目，技术本身具有其独特性，使用该技术能够将建筑结构的重量削减、减弱楼盖中的荷载、使用空间和保温、隔音性能得到提高，但是在现阶段工程中为何应用较少？
1工程概况
该商业广场项目是由湖南安国置业有限公司兴建的集住宅楼、商业、公寓为一体的小区，见图1所示。该项目位于湘潭市楠竹山镇，北面为楠韶路，东面为楠湖路。位于市境西北部，湘潭县、湘乡市、韶山市交界处，距市区26km。320国道、韶山公路经此，且有连接至楠竹山收费站的高速公路楠竹山连接线连接本镇，交通、通信十分方便。总建筑面积：35951.8m2，其中包含住宅建筑面积：5731.9m2，商业建筑面积：13288.1m2，公寓建筑面积：8303.5m2，地下建筑面积：8628.3m2。
地下设一层地下室，地下室的层高为4.2m，局部覆土厚度为O.8m。1#、2#高层建筑地基基础设计等级为乙级，3#、4#、5#多层建筑地基基础设计等级为丙级。工程抗震设防烈度小于6度，暂按非抗震设计。地下室顶板有消防车道的荷载为20.OkN/m2（局部为35.OkN/m2），地下室顶板非消防车道的荷载5.OkN/m2。综合楼地下室设置商场或超市。地下室耐火等级为一级，地下室防水等级为I级，抗渗等级为S6。建筑设计使用年限均为50年。
2现浇钢筋混凝土空心楼盖的技术适用性分析
该商业广场项目由于是集住宅楼、商业、公寓为一体的商业性质小区。地下室采用现浇钢筋混凝土空心楼盖技术从技术上基于以下几点考虑：
2.1施工简便，能形成良好的结构体系
由工程项目概况可知，该工程的地下室承受的上部荷载不一致，如2#综合楼主体部分12层，但局部作为商业用房结构层只有3层。在1#住宅楼、2综合楼地下室的用途为商业超市，需要较高层高、大柱网来满足使用用途。项目设计初期地下室采用实心楼盖系统，板厚采用180mm的框架体系，结构体系在PKPM软件进行计算后，2#综合楼主体部分的地下室框架主梁的尺寸需要达到800mmx350mm，方满足结构设计的要求，而局部作为商业用房结构层的地下室框架主梁的尺寸只要500mmx250mm即满足要求，整个地下室中梁的尺寸多种。为了避免地下室框架梁截面尺寸多变，无法满足使用用途，地下室顶板决定采用现浇钢筋混凝土空心楼盖，在空心楼盖中设置暗梁等构造措施，顶板厚度为300mm，但部分混凝土实际厚度仅为100mm，无须设置大截面尺寸的梁。在施工中采用地下室顶板采用现浇钢筋混凝土空心楼盖主要的配筋为暗梁和板顶、板底的钢筋配设，尺寸规格大体一致，没有复杂的钢筋配置，方便施工操作;而采用实心楼板时主梁的钢筋设置复杂，往往出现梁受力纵筋钢筋净间距过小，在浇筑中发生插入式振捣棒无法将混凝土振捣密实等质量缺陷。现浇钢筋混凝土空心楼盖方便装模，底板主要为平板，模板装设速度快，加快了项目的总进度。地下室顶板采用现浇钢筋混凝土空心楼盖中最大柱网间距达到了8400mmx7200mm，满足了1#住宅楼、2#综合楼地下室作为商业超市用途的使用性能要求，形成了良好的结构体系，见图1、图2所示。
2.2有效提高楼层净高，减小外露梁的高度
该商业广场项目中地下室的高度为4.8m，采用实心楼盖中梁的截面尺寸以800mm×350mm居多，考虑500～800mm的后期通风、消防管道的设置高度，工程实际的楼层净高只有3.2～3.5m左右，满足不了地下室作为商场的功能要求。采用现浇钢筋混凝土空心楼盖不需要大面积设置明梁，设置明梁的尺寸高度也仅在200mm以内，见图3所示。因此可以提高300～500mm左右的楼层净高。
3现浇钢筋混凝土空心楼盖的缺陷性分析
在该商业广场项目中采用现浇钢筋混凝土空心楼盖完美解决了地下室结构技术上的需求功能，但是也存在着较多技术上的缺陷。
3.1在施工中芯模位置有偏移、破损等现象
现浇钢筋混凝土空心楼盖中采用的芯模重量较轻，在施工过程中没有采用10#铅丝、不少于三個固定点与底板钢筋固定等切实有效的芯模固定措施，施工中混凝土的浮力作用下会迫使固定不牢的芯模发生上浮现象。同时，部分施工人员在摆放芯模未严格按照尺寸要求进行，这些都会使芯模的空间位置发生偏移。芯模在施工中往往在板面钢筋绑扎时容易出现破损，因为施工人员踩踏在芯模上进行板面钢筋绑扎。
3.2后期设备、管道安装易造成芯模破裂
地下室顶板是各种通风管道、给排水管道集中布设的地方，在安装中往往需要采用膨胀螺杆进行固定。电钻的钻头长度一般大于50mm，大于空心楼盖的板底混凝土层厚度。施工中筒芯芯模布设密，间距小，在后期不易判断芯模的位置，各种通风管道、给排水管道在安装时经常会将芯模钻穿，个别钻穿还不会影响结构的性能。但在管路汇集的地方芯模钻穿数量多，引起结构的应力重分布，结构的整体受力性降低。
3.3使用阶段易出现开裂、渗水等质量缺陷
钢筋与混凝土有相近的平均温度线膨胀系数，养护良好的实心楼盖不易出现宽裂缝和大面积渗水现象，见图4所示。在现浇钢筋混凝土空心楼盖中采用了芯模，芯模的温度线膨胀系数与钢筋、混凝土等原材料不一致，当地下室顶板覆土厚度小于300mm时，温度变化的会引起芯模的变形。受温度影响的现浇钢筋混凝土空心楼盖在使用阶段逐渐会形成较宽的裂缝和大面积的渗水现象，在后期修补十分不便。
3.4适用范围受限，住宅等小型建筑不适用
现浇钢筋混凝土空心楼盖适用于结构复杂、需要形成空间大、结构轻的建筑。建筑行业中房屋建筑主要以经济型住宅为主，楼盖设置偏厚影响住宅的使用舒适性，并且承受的荷载偏小，采用空心楼盖反而不能节省材料，在本工程项目中仅地下室采用现浇钢筋混凝土空心楼盖，上部结构依然采用实心楼盖。并且随着施工技术的更新换代、装配式结构的兴起，现阶段现浇钢筋混凝土空心楼盖工程项目的应用偏少。 4现浇钢筋混凝土空心楼盖的缺陷性改善分析
在施工阶段应针对性地采取控制芯模位置移位和保护芯模破损的措施。施工前期可以采用BIM技术进行模拟施工提前预演，将相关问题解决在初期。在芯模移位的问题上应采取抗浮措施，如采用10#鉛丝并不少于三个固定点与底板钢筋固定等切实有效的芯模固定措施将芯模进行限位。为了控制现浇钢筋混凝土空心楼盖中芯模的破损率，在板面钢筋绑扎时要设置绑扎平台，防止芯模在施工过程中被施工人员破坏。芯模也可以采用不易破损的高强度材质或采用现浇混凝土空心楼盖轻质填充体芯模。
在芯模材质的选择上应尽可能选择与钢筋、混凝土两者相近温度线膨胀系数的材料，在混凝土施工后应按照施工规范要求进行养护，避免产生微小裂缝。地下室顶板采用现浇钢筋混凝土空心楼盖可以在上部覆盖500mm以上的土层，减少因温度而产生的裂缝。
在设备管道安装及后期使用阶段需要进行打孔时，应先利用小型手持式脉冲反射式超声波探伤仪进行芯模位置的定位或在施工期间用油漆等进行标识以免打穿现浇钢筋混凝土空心楼盖的芯模，造成应力重分布或雨水渗漏等问题。现浇钢筋混凝土空心楼盖可以结合当前建筑业发展的大趋势，充分利用装配式技术施工的优点，将空心楼盖的适用范围进一步扩大到小型的民用建筑中。
通过以上改善性措施可以进一步将现浇钢筋混凝土空心楼盖技术的应用范围扩大，充分体现出该技术的优势。
5钢筋混凝土空心楼盖经济性分析
为了对比该商业广场项目地下室楼盖采用实心楼盖和空心楼盖在经济方面的优势，根据该商业广场项目施工图中应提供钢筋，砼用量表、主要经济技术指标以及国家相关的文件规范性文本资料，进行两种不同结构方案的比选，优化施工方案和经济性能。选取地下室其中柱网间距8400minx7200mm的一块现浇钢筋混凝土楼盖进行比较分析。当采用实心楼盖时，结构体系近似按框架结构进行分析，采用空心楼盖时按板一柱结构体系。
计算采用的楼面均布活载标准值如下：地下室顶板有消防车道活荷载标准值为20.0kN/m2（局部为35.0kN/m2）;地下室顶板非消防车道活荷载标准值为5.0kN/m2;地下室顶板施工控制荷载活荷载标准值为5.0kN/m2。
采用实心楼盖时，根据PKPM结构计算软件得出如下信息：混凝土强度等级为C35，板厚250mm，双层双向布置直径为14mm的HRB400级钢筋，间距150mm，四周布设主梁尺寸为800mmx350mm，次梁尺寸为500mmx250mm。采用空心楼盖时，根据PKPM结构计算软件得出如下信息：混凝土强度等级为C35，空心楼板厚300mm，双层双向布置直径为lOmm的HRB400级钢筋，间距200mm，芯模直径为200mm，暗梁设置在楼板内。
按照工程经济可行性研究规则，主要选择楼盖中混凝土、钢筋、模板及芯模的用量进行定量分析。
混凝土用量经济分析：采用实心楼盖时，混凝土用量为板厚乘板面面积，另加框架主梁的混凝土用量的一半及次梁的混凝土用量，经过分析计算混凝土用量为19.254m3;采用空心楼盖时，混凝土用量为板厚乘板面面积，另减去芯模所占体积，经过分析计算混凝土用量为14.562m3。
钢筋用量经济分析：采用广联达造价软件进行计算分析，该商业广场项目实心楼盖的含钢量为40.637kg/m2，即钢筋用量为2457.726kg;空心楼盖的含钢量为34.081kg/m2，即钢筋用量为2061.218kg。
模板用量经济分析：采用实心楼盖时，模板用量为板底面面积，另加框架主梁、次梁的侧模面积，经过分析计算模板用量为76.08m2;采用空心楼盖时，板底为平底，模板用量即为板底面积为60.48m3。
芯模用量经济分析：采用实心楼盖时无芯模，采用空心楼盖时，按照设计要求芯模数量为114个。
在经济性方面，当跨度相同、上部荷载相同，并在计算中其梁板的挠度变形值、裂缝跨度控制值选取一致时，根据该商业广场项目现浇钢筋混凝土空心楼盖中各种原材料的用量的对比统计发现混凝土、钢筋用量的变化是最大的，较实心楼板可以下降24.37%的混凝土用量、降低16.13%的钢筋用量。现浇钢筋混凝土空心楼盖在研究经济可行性方面需要考虑着重点是混凝土用量，其次是钢筋用量，这两点会影响到结构方案选型，也是进行经济可行性分析、工程项目造价概、预算的前提。
6结论
根据该商业广场项目中地下室现浇钢筋混凝土空心楼盖项目进行技术性研究分析。空心楼盖体系比框架结构实心楼盖体系在技术上突出的优势是自重、有效高度等方面，能够将楼层的自重降低26%～35%，净高提高300～500mm，并减少楼板的配筋量，通过其他改善性措施能够将空心楼盖的使用功能和性能优势凸显得更明显。
现浇混凝土空心楼盖结构能够显著改善结构在使用过程中的功能，使建筑工程项目的经济综合效益得到大幅度的提高，从而使工程项目的造价成本降低。在技术层面来看现浇混凝土空心楼盖是原住房和城乡建设部“863”计划中推荐的重点研究项目，技术本身具有其独特性，使用该技术能够将建筑结构的重量削减、减弱楼盖中的荷载、使用空间和保温、隔音性能得到提高，但是在现阶段工程中为何应用较少？
1工程概况
该商业广场项目是由湖南安国置业有限公司兴建的集住宅楼、商业、公寓为一体的小区，见图1所示。该项目位于湘潭市楠竹山镇，北面为楠韶路，东面为楠湖路。位于市境西北部，湘潭县、湘乡市、韶山市交界处，距市区26km。320国道、韶山公路经此，且有连接至楠竹山收费站的高速公路楠竹山连接线连接本镇，交通、通信十分方便。总建筑面积：35951.8m2，其中包含住宅建筑面积：5731.9m2，商业建筑面积：13288.1m2，公寓建筑面积：8303.5m2，地下建筑面积：8628.3m2。
地下设一层地下室，地下室的层高为4.2m，局部覆土厚度为O.8m。1#、2#高层建筑地基基础设计等级为乙级，3#、4#、5#多层建筑地基基础设计等级为丙级。工程抗震设防烈度小于6度，暂按非抗震设计。地下室顶板有消防车道的荷载为20.OkN/m2（局部为35.OkN/m2），地下室顶板非消防车道的荷载5.OkN/m2。综合楼地下室设置商场或超市。地下室耐火等级为一级，地下室防水等级为I级，抗渗等级为S6。建筑设计使用年限均为50年。
2现浇钢筋混凝土空心楼盖的技术适用性分析
该商业广场项目由于是集住宅楼、商业、公寓为一体的商业性质小区。地下室采用现浇钢筋混凝土空心楼盖技术从技术上基于以下几点考虑：
2.1施工简便，能形成良好的结构体系
由工程项目概况可知，该工程的地下室承受的上部荷载不一致，如2#综合楼主体部分12层，但局部作为商业用房结构层只有3层。在1#住宅楼、2综合楼地下室的用途为商业超市，需要较高层高、大柱网来满足使用用途。项目设计初期地下室采用实心楼盖系统，板厚采用180mm的框架体系，结构体系在PKPM软件进行计算后，2#综合楼主体部分的地下室框架主梁的尺寸需要达到800mmx350mm，方满足结构设计的要求，而局部作为商业用房结构层的地下室框架主梁的尺寸只要500mmx250mm即满足要求，整个地下室中梁的尺寸多种。为了避免地下室框架梁截面尺寸多变，无法满足使用用途，地下室顶板决定采用现浇钢筋混凝土空心楼盖，在空心楼盖中设置暗梁等构造措施，顶板厚度为300mm，但部分混凝土实际厚度仅为100mm，无须设置大截面尺寸的梁。在施工中采用地下室顶板采用现浇钢筋混凝土空心楼盖主要的配筋为暗梁和板顶、板底的钢筋配设，尺寸规格大体一致，没有复杂的钢筋配置，方便施工操作;而采用实心楼板时主梁的钢筋设置复杂，往往出现梁受力纵筋钢筋净间距过小，在浇筑中发生插入式振捣棒无法将混凝土振捣密实等质量缺陷。现浇钢筋混凝土空心楼盖方便装模，底板主要为平板，模板装设速度快，加快了项目的总进度。地下室顶板采用现浇钢筋混凝土空心楼盖中最大柱网间距达到了8400mmx7200mm，满足了1#住宅楼、2#综合楼地下室作为商业超市用途的使用性能要求，形成了良好的结构体系，见图1、图2所示。
2.2有效提高楼层净高，减小外露梁的高度
该商业广场项目中地下室的高度为4.8m，采用实心楼盖中梁的截面尺寸以800mm×350mm居多，考虑500～800mm的后期通风、消防管道的设置高度，工程实际的楼层净高只有3.2～3.5m左右，满足不了地下室作为商场的功能要求。采用现浇钢筋混凝土空心楼盖不需要大面积设置明梁，设置明梁的尺寸高度也仅在200mm以内，见图3所示。因此可以提高300～500mm左右的楼层净高。
3现浇钢筋混凝土空心楼盖的缺陷性分析
在该商业广场项目中采用现浇钢筋混凝土空心楼盖完美解决了地下室结构技术上的需求功能，但是也存在着较多技术上的缺陷。
3.1在施工中芯模位置有偏移、破损等现象
现浇钢筋混凝土空心楼盖中采用的芯模重量较轻，在施工过程中没有采用10#铅丝、不少于三個固定点与底板钢筋固定等切实有效的芯模固定措施，施工中混凝土的浮力作用下会迫使固定不牢的芯模发生上浮现象。同时，部分施工人员在摆放芯模未严格按照尺寸要求进行，这些都会使芯模的空间位置发生偏移。芯模在施工中往往在板面钢筋绑扎时容易出现破损，因为施工人员踩踏在芯模上进行板面钢筋绑扎。
3.2后期设备、管道安装易造成芯模破裂
地下室顶板是各种通风管道、给排水管道集中布设的地方，在安装中往往需要采用膨胀螺杆进行固定。电钻的钻头长度一般大于50mm，大于空心楼盖的板底混凝土层厚度。施工中筒芯芯模布设密，间距小，在后期不易判断芯模的位置，各种通风管道、给排水管道在安装时经常会将芯模钻穿，个别钻穿还不会影响结构的性能。但在管路汇集的地方芯模钻穿数量多，引起结构的应力重分布，结构的整体受力性降低。
3.3使用阶段易出现开裂、渗水等质量缺陷
钢筋与混凝土有相近的平均温度线膨胀系数，养护良好的实心楼盖不易出现宽裂缝和大面积渗水现象，见图4所示。在现浇钢筋混凝土空心楼盖中采用了芯模，芯模的温度线膨胀系数与钢筋、混凝土等原材料不一致，当地下室顶板覆土厚度小于300mm时，温度变化的会引起芯模的变形。受温度影响的现浇钢筋混凝土空心楼盖在使用阶段逐渐会形成较宽的裂缝和大面积的渗水现象，在后期修补十分不便。
3.4适用范围受限，住宅等小型建筑不适用
现浇钢筋混凝土空心楼盖适用于结构复杂、需要形成空间大、结构轻的建筑。建筑行业中房屋建筑主要以经济型住宅为主，楼盖设置偏厚影响住宅的使用舒适性，并且承受的荷载偏小，采用空心楼盖反而不能节省材料，在本工程项目中仅地下室采用现浇钢筋混凝土空心楼盖，上部结构依然采用实心楼盖。并且随着施工技术的更新换代、装配式结构的兴起，现阶段现浇钢筋混凝土空心楼盖工程项目的应用偏少。 4现浇钢筋混凝土空心楼盖的缺陷性改善分析
在施工阶段应针对性地采取控制芯模位置移位和保护芯模破损的措施。施工前期可以采用BIM技术进行模拟施工提前预演，将相关问题解决在初期。在芯模移位的问题上应采取抗浮措施，如采用10#鉛丝并不少于三个固定点与底板钢筋固定等切实有效的芯模固定措施将芯模进行限位。为了控制现浇钢筋混凝土空心楼盖中芯模的破损率，在板面钢筋绑扎时要设置绑扎平台，防止芯模在施工过程中被施工人员破坏。芯模也可以采用不易破损的高强度材质或采用现浇混凝土空心楼盖轻质填充体芯模。
在芯模材质的选择上应尽可能选择与钢筋、混凝土两者相近温度线膨胀系数的材料，在混凝土施工后应按照施工规范要求进行养护，避免产生微小裂缝。地下室顶板采用现浇钢筋混凝土空心楼盖可以在上部覆盖500mm以上的土层，减少因温度而产生的裂缝。
在设备管道安装及后期使用阶段需要进行打孔时，应先利用小型手持式脉冲反射式超声波探伤仪进行芯模位置的定位或在施工期间用油漆等进行标识以免打穿现浇钢筋混凝土空心楼盖的芯模，造成应力重分布或雨水渗漏等问题。现浇钢筋混凝土空心楼盖可以结合当前建筑业发展的大趋势，充分利用装配式技术施工的优点，将空心楼盖的适用范围进一步扩大到小型的民用建筑中。
通过以上改善性措施可以进一步将现浇钢筋混凝土空心楼盖技术的应用范围扩大，充分体现出该技术的优势。
5钢筋混凝土空心楼盖经济性分析
为了对比该商业广场项目地下室楼盖采用实心楼盖和空心楼盖在经济方面的优势，根据该商业广场项目施工图中应提供钢筋，砼用量表、主要经济技术指标以及国家相关的文件规范性文本资料，进行两种不同结构方案的比选，优化施工方案和经济性能。选取地下室其中柱网间距8400minx7200mm的一块现浇钢筋混凝土楼盖进行比较分析。当采用实心楼盖时，结构体系近似按框架结构进行分析，采用空心楼盖时按板一柱结构体系。
计算采用的楼面均布活载标准值如下：地下室顶板有消防车道活荷载标准值为20.0kN/m2（局部为35.0kN/m2）;地下室顶板非消防车道活荷载标准值为5.0kN/m2;地下室顶板施工控制荷载活荷载标准值为5.0kN/m2。
采用实心楼盖时，根据PKPM结构计算软件得出如下信息：混凝土强度等级为C35，板厚250mm，双层双向布置直径为14mm的HRB400级钢筋，间距150mm，四周布设主梁尺寸为800mmx350mm，次梁尺寸为500mmx250mm。采用空心楼盖时，根据PKPM结构计算软件得出如下信息：混凝土强度等级为C35，空心楼板厚300mm，双层双向布置直径为lOmm的HRB400级钢筋，间距200mm，芯模直径为200mm，暗梁设置在楼板内。
按照工程经济可行性研究规则，主要选择楼盖中混凝土、钢筋、模板及芯模的用量进行定量分析。
混凝土用量经济分析：采用实心楼盖时，混凝土用量为板厚乘板面面积，另加框架主梁的混凝土用量的一半及次梁的混凝土用量，经过分析计算混凝土用量为19.254m3;采用空心楼盖时，混凝土用量为板厚乘板面面积，另减去芯模所占体积，经过分析计算混凝土用量为14.562m3。
钢筋用量经济分析：采用广联达造价软件进行计算分析，该商业广场项目实心楼盖的含钢量为40.637kg/m2，即钢筋用量为2457.726kg;空心楼盖的含钢量为34.081kg/m2，即钢筋用量为2061.218kg。
模板用量经济分析：采用实心楼盖时，模板用量为板底面面积，另加框架主梁、次梁的侧模面积，经过分析计算模板用量为76.08m2;采用空心楼盖时，板底为平底，模板用量即为板底面积为60.48m3。
芯模用量经济分析：采用实心楼盖时无芯模，采用空心楼盖时，按照设计要求芯模数量为114个。
在经济性方面，当跨度相同、上部荷载相同，并在计算中其梁板的挠度变形值、裂缝跨度控制值选取一致时，根据该商业广场项目现浇钢筋混凝土空心楼盖中各种原材料的用量的对比统计发现混凝土、钢筋用量的变化是最大的，较实心楼板可以下降24.37%的混凝土用量、降低16.13%的钢筋用量。现浇钢筋混凝土空心楼盖在研究经济可行性方面需要考虑着重点是混凝土用量，其次是钢筋用量，这两点会影响到结构方案选型，也是进行经济可行性分析、工程项目造价概、预算的前提。
6结论
根据该商业广场项目中地下室现浇钢筋混凝土空心楼盖项目进行技术性研究分析。空心楼盖体系比框架结构实心楼盖体系在技术上突出的优势是自重、有效高度等方面，能够将楼层的自重降低26%～35%，净高提高300～500mm，并减少楼板的配筋量，通过其他改善性措施能够将空心楼盖的使用功能和性能优势凸显得更明显。