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【摘要】作为节能环保的混凝土空心楼板是当今建筑结构重要主题之一，主要通过在混凝土板中埋入填充体，在满足受力性能的前提下确保经济合理和节能环保。作者结合多年的实践经验介绍了空心楼板结构的基本特点、进行了经济效益和保温节能等优越性的探讨。对类似工程起到一定的借鉴作用。
【关键词】节能环保；空心楼板；经济合理；借鉴作用
1、引言
随着城镇化的建设，环保节能低碳减排逐步成为土木工程的研究主题。建筑工程中楼盖作为结构物中关键组成部分，它在水平向起着承重作用、竖向起着分层空间及其对竖向构件起着水平支撑作用。当作为板壳楼盖时还同时提供水平和竖向刚度。在受力构件、工程造价方面都体现出了在整个工程建设过程中所起到的关键地位。作为结构设计师，楼盖选型起到了主导作用。它自重较轻、施工工期短、隔声、保温性能都较好从而慢慢的被人们接受。
2、空心楼板结构的基本特点
2.1 空心楼板结构的设计原理
空心板是混凝土和填充物共同构成的一种现浇混凝土空心板，由于填充物轻质高强从而达到减轻楼板自重，减少建筑结构钢材和混凝土使用量，有效地节能和降低工程造价的目的。按照传统的混凝土结构设计原理，对于受弯构件正截面而言，可以把受拉区混凝土除去一部分从而形成“T”型或“I”字型截面构件。填充物可以作为去除的那部分混凝土。在实际工程设计中，混凝土空心楼板往往采用以下两种设计方法：
单向板法，在现浇混凝土板中定义为长边/短边的值不小于3。而对于空心楼板中即将混凝土空心板简化为“I”字形进行断面组合，并采用单向板的计算理论进行力学平衡条件和变形协调条件进行控制分析。这种方法的设计原理易于接受，计算方便。同时，按照单向板法进行控制板配筋时，只考虑单向受力情况而忽略了另一方向混凝土空心楼板的贡献作用，对于受力方向的板配筋而言是更为安全保守。但非受力方向假如是构造配筋进行构造措施时，相对于实际情况而言偏往往偏小，容易导致板出现裂缝。
双向板法，在现浇混凝土板中定义为长边/短边的值小于3。对于空心楼板时即将板的计算截面按板孔的两方向分别进行简化，垂直板孔方向空心板简化为“II II”形，而在顺板孔方向空心板简化为“I”字形。由于板孔（填充物）的存在，迫使在板平面两个方向上的刚度存在较大差异，这就需要在计算中，将这种差异换算成等代空间网格梁结构（又称密肋梁结构）。将荷载在两个方向上按刚度比例进行分配结果并进行双向配筋。优点是避免了按单向配筋造成荷载组合分布不均匀性，同时能将空心楼板的整体性充分发挥出来。特别是利空心板的双向强度，达到降低成本的目的，能更有效地防止裂缝， 保证结构设计的安全性。
2.2 施工流程
空心楼板的施工流程可以简化为：a.测量放线定位+模板、b.支撑安装并验收合格后+模板上放线定位暗梁位置、c.进行薄壁管和预埋水电管盒位置的定位+暗梁钢筋下料成型+板底筋布置、d.暗梁钢筋绑扎+排放薄壁管+薄壁管安装并进行初步验收（合格后进行下一步）、e.绑扎面层钢筋+固定空心管+隐蔽工程验收、f.浇筑混凝土+养护楼板混凝土，达到强度后拆模。在进行第一层时需要设计代表在现场进行技术疑难解答，在确保顺利进行时可完全交给施工方。
3、空心楼板在工程中的优越性
3.1 经济效益优越性
空心楼板适用于预应力板和非预应力板。非预应力板最大适用跨度可达18m。预应力板最大适用跨度可达26m。由于现浇空心板同时又为无梁楼盖，避免了吊顶、降低了层高、减轻了板自重、降低了楼板造价。据了解，按照国内建筑楼板的不完全统计测算可知，现浇楼板所用钢材约为8.7kg/m2，楼板自重300kg/m2，而现浇混凝土空心楼板所用钢材仅为3.2kg/m2，楼板自重205kg/m2。
现浇混凝土空心楼板为现代建筑建立了全新的结构体系，目前它成功地应用到商业住宅楼、人防地下室、办公写字楼、学校教学楼等一大批工程中。作者通过大量的工程实践表明，现浇钢筋混凝土空心楼盖具有较大的优越性，同时取得了较好的经济效益，见表1。
表1 经济效益对比
序号 优越性 经济效益指标 序号 优越性 经济效益指标
1 降低楼层总高 由于不设梁，每层月节省梁高0.5m。 2 减少混凝土量 实践表明，跨度大于6m时，总工程开始减少混凝土量。
3 减少用钢量 实践表明，跨度大于6m时，总工程开始减少用钢量。 4 减少装修费 板底为无梁楼盖，减少吊顶等装修费。
5 减少模板 板底为无梁楼盖，没有梁边转角等另需的模板。 6 减少墙体 承重墙多改为隔墙（非承重）
7 增加使用面积 减少了吊顶空间和承重墙的厚度 8 减少室内柱子 跨度增大，减少柱子，可节约工造价约3%。
综上，空心楼盖结构与普通框架结构相比，在使用空间更开阔美观，无柱帽，无凸出部位；开孔洞方便。经济效益大大提高，降低了工程建设的成本，符合可持续发展的内在要求。
3.2保温节能优越性
文献[3]中对计算模型尺寸2000mm×2000mm的普通混凝土空心楼板，板厚为250mm，保护层厚度20mm，内部填充大量空心球进行有ANSYS有限元模拟。其中填充球直径160mm，间隔10mm布置。分别构建新型空心楼板、实心楼板两个有限元计算模型：空心楼有限元模型划分5500单元，实心楼板划分6800单元。
计算分析表明，由于混凝土空心楼板中部填充了低导热材料，填充球内部温度变化相对混凝土温度缓慢得多，温度以及变化速率均低于周边混凝土温度情况。表明空心楼板中填充的低导热材料起到了截断楼板热量传递的作用，楼板热量传递的主要途径是通过依靠填充球中间的混凝土。往往在设计中这一部分的混凝土过少进而限制了热量的传递。换言之，混凝土空心楼板在施工过程中越减小填充球间距，则越可一定程度上限制楼板的导热路径，保温隔热效果越明显。
4、结语
现浇空心楼板克服了传统混凝土空心楼板跨度小，自重过大以及工程造价高的缺点。其核心工艺是在现浇楼板内放置永久性的填充物，节省了大量的混凝土。在跨度方面有重大突破，在8～15m跨度内完全可以不使用预应力技术，降低工程成本。另外，通过对混凝土空心楼板温度分析，验证了空心楼板中填充的低导热材料起到了限制楼板热量传递的作用，其保温隔热相较于实心楼板具有明显的优越性。
参考文献
[1]薛必芳.浅谈钢筋混凝土空心楼盖的优越性及施工[J].四川建筑，2010（06）
[2]孙建辉，屈富科.现浇混凝土空心楼板的设计与施工[J].施工技术，2003，32（04）
[3]王潘绣等.新型混凝土空心楼板保温节能效应研究[J].混凝土，2013，285（07）
【关键词】节能环保；空心楼板；经济合理；借鉴作用
1、引言
随着城镇化的建设，环保节能低碳减排逐步成为土木工程的研究主题。建筑工程中楼盖作为结构物中关键组成部分，它在水平向起着承重作用、竖向起着分层空间及其对竖向构件起着水平支撑作用。当作为板壳楼盖时还同时提供水平和竖向刚度。在受力构件、工程造价方面都体现出了在整个工程建设过程中所起到的关键地位。作为结构设计师，楼盖选型起到了主导作用。它自重较轻、施工工期短、隔声、保温性能都较好从而慢慢的被人们接受。
2、空心楼板结构的基本特点
2.1 空心楼板结构的设计原理
空心板是混凝土和填充物共同构成的一种现浇混凝土空心板，由于填充物轻质高强从而达到减轻楼板自重，减少建筑结构钢材和混凝土使用量，有效地节能和降低工程造价的目的。按照传统的混凝土结构设计原理，对于受弯构件正截面而言，可以把受拉区混凝土除去一部分从而形成“T”型或“I”字型截面构件。填充物可以作为去除的那部分混凝土。在实际工程设计中，混凝土空心楼板往往采用以下两种设计方法：
单向板法，在现浇混凝土板中定义为长边/短边的值不小于3。而对于空心楼板中即将混凝土空心板简化为“I”字形进行断面组合，并采用单向板的计算理论进行力学平衡条件和变形协调条件进行控制分析。这种方法的设计原理易于接受，计算方便。同时，按照单向板法进行控制板配筋时，只考虑单向受力情况而忽略了另一方向混凝土空心楼板的贡献作用，对于受力方向的板配筋而言是更为安全保守。但非受力方向假如是构造配筋进行构造措施时，相对于实际情况而言偏往往偏小，容易导致板出现裂缝。
双向板法，在现浇混凝土板中定义为长边/短边的值小于3。对于空心楼板时即将板的计算截面按板孔的两方向分别进行简化，垂直板孔方向空心板简化为“II II”形，而在顺板孔方向空心板简化为“I”字形。由于板孔（填充物）的存在，迫使在板平面两个方向上的刚度存在较大差异，这就需要在计算中，将这种差异换算成等代空间网格梁结构（又称密肋梁结构）。将荷载在两个方向上按刚度比例进行分配结果并进行双向配筋。优点是避免了按单向配筋造成荷载组合分布不均匀性，同时能将空心楼板的整体性充分发挥出来。特别是利空心板的双向强度，达到降低成本的目的，能更有效地防止裂缝， 保证结构设计的安全性。
2.2 施工流程
空心楼板的施工流程可以简化为：a.测量放线定位+模板、b.支撑安装并验收合格后+模板上放线定位暗梁位置、c.进行薄壁管和预埋水电管盒位置的定位+暗梁钢筋下料成型+板底筋布置、d.暗梁钢筋绑扎+排放薄壁管+薄壁管安装并进行初步验收（合格后进行下一步）、e.绑扎面层钢筋+固定空心管+隐蔽工程验收、f.浇筑混凝土+养护楼板混凝土，达到强度后拆模。在进行第一层时需要设计代表在现场进行技术疑难解答，在确保顺利进行时可完全交给施工方。
3、空心楼板在工程中的优越性
3.1 经济效益优越性
空心楼板适用于预应力板和非预应力板。非预应力板最大适用跨度可达18m。预应力板最大适用跨度可达26m。由于现浇空心板同时又为无梁楼盖，避免了吊顶、降低了层高、减轻了板自重、降低了楼板造价。据了解，按照国内建筑楼板的不完全统计测算可知，现浇楼板所用钢材约为8.7kg/m2，楼板自重300kg/m2，而现浇混凝土空心楼板所用钢材仅为3.2kg/m2，楼板自重205kg/m2。
现浇混凝土空心楼板为现代建筑建立了全新的结构体系，目前它成功地应用到商业住宅楼、人防地下室、办公写字楼、学校教学楼等一大批工程中。作者通过大量的工程实践表明，现浇钢筋混凝土空心楼盖具有较大的优越性，同时取得了较好的经济效益，见表1。
表1 经济效益对比
序号 优越性 经济效益指标 序号 优越性 经济效益指标
1 降低楼层总高 由于不设梁，每层月节省梁高0.5m。 2 减少混凝土量 实践表明，跨度大于6m时，总工程开始减少混凝土量。
3 减少用钢量 实践表明，跨度大于6m时，总工程开始减少用钢量。 4 减少装修费 板底为无梁楼盖，减少吊顶等装修费。
5 减少模板 板底为无梁楼盖，没有梁边转角等另需的模板。 6 减少墙体 承重墙多改为隔墙（非承重）
7 增加使用面积 减少了吊顶空间和承重墙的厚度 8 减少室内柱子 跨度增大，减少柱子，可节约工造价约3%。
综上，空心楼盖结构与普通框架结构相比，在使用空间更开阔美观，无柱帽，无凸出部位；开孔洞方便。经济效益大大提高，降低了工程建设的成本，符合可持续发展的内在要求。
3.2保温节能优越性
文献[3]中对计算模型尺寸2000mm×2000mm的普通混凝土空心楼板，板厚为250mm，保护层厚度20mm，内部填充大量空心球进行有ANSYS有限元模拟。其中填充球直径160mm，间隔10mm布置。分别构建新型空心楼板、实心楼板两个有限元计算模型：空心楼有限元模型划分5500单元，实心楼板划分6800单元。
计算分析表明，由于混凝土空心楼板中部填充了低导热材料，填充球内部温度变化相对混凝土温度缓慢得多，温度以及变化速率均低于周边混凝土温度情况。表明空心楼板中填充的低导热材料起到了截断楼板热量传递的作用，楼板热量传递的主要途径是通过依靠填充球中间的混凝土。往往在设计中这一部分的混凝土过少进而限制了热量的传递。换言之，混凝土空心楼板在施工过程中越减小填充球间距，则越可一定程度上限制楼板的导热路径，保温隔热效果越明显。
4、结语
现浇空心楼板克服了传统混凝土空心楼板跨度小，自重过大以及工程造价高的缺点。其核心工艺是在现浇楼板内放置永久性的填充物，节省了大量的混凝土。在跨度方面有重大突破，在8～15m跨度内完全可以不使用预应力技术，降低工程成本。另外，通过对混凝土空心楼板温度分析，验证了空心楼板中填充的低导热材料起到了限制楼板热量传递的作用，其保温隔热相较于实心楼板具有明显的优越性。
参考文献
[1]薛必芳.浅谈钢筋混凝土空心楼盖的优越性及施工[J].四川建筑，2010（06）
[2]孙建辉，屈富科.现浇混凝土空心楼板的设计与施工[J].施工技术，2003，32（04）
[3]王潘绣等.新型混凝土空心楼板保温节能效应研究[J].混凝土，2013，285（07）