鋼筋混凝土樓蓋結構分析

丁道紅

中山市南粵建筑設計有限公司，廣東 中山 528400

1 概述

樓蓋是鋼筋混凝土建筑結構的重要組成部分，是建筑使用功能得以實現(xiàn)的重要載體，同時樓蓋將各豎向構件連為一個整體，提高了建筑的穩(wěn)定性。常見的樓蓋形式為梁板結構[1-3]。

梁板結構主要是將板支承于梁上，板上荷載及其自重通過梁傳遞給豎向構件。當空間的跨度比較大時，為了降低板的跨中撓度影響，常常在支承于豎向構件上的梁的基礎上，增加一些支承于梁上的梁。支承于豎向構件上的梁為主梁，支承于梁上的梁為次梁。根據(jù)次梁布置的形式不同，梁板結構可以分為主次梁結構、十字梁結構、井字梁結構等多種結構形式。由主次梁結構的思想，產生了密肋板樓蓋結構。根據(jù)板的受力形式，可分為沿短邊方向受力的單向板和沿兩個方向均受力的雙向板。

隨著新技術、新工藝、新材料等多方面的進步和發(fā)展，在傳統(tǒng)的梁板式樓蓋結構的基礎上，提出了各種各樣的新要求，產生了各式各樣的新型樓蓋結構形式。對目前現(xiàn)有的各種鋼筋混凝土樓蓋結構形式進行分析，主要可概括為兩個方面，一方面是對梁的結構形式進行了改進，另一個方面就是改進了板的結構形式。

2 梁的結構形式

由于梁降低了建筑的有效使用高度，因此，降低梁的截面高度或者不設梁構件，對提高建筑的有效高度和降低建造成本具有一定的意義。目前，從改進梁的結構形式這個角度出發(fā)，產生了無梁樓蓋結構、寬扁梁結構以及加腋梁結構等多種結構形式。

2.1 無梁樓蓋

無梁樓蓋結構中不設置梁構件，直接將板支承在豎向構件上，又稱之為板柱結構。由于柱頂處板直接將荷載傳遞給柱，因此會在柱頂形成集中受力區(qū)域，產生柱頭對板的沖切破壞，為了防止這種破壞的發(fā)生，往往在柱頂設置柱帽，以增大柱頭與樓板的接觸面積，有利于荷載的合理分布。根據(jù)是否設置柱帽，無梁樓蓋結構可分為帶柱帽的無梁樓蓋和平板無梁樓蓋。無梁樓蓋結構中的板可分為柱上板帶和跨中板帶。為了提高結構的抗震性能，應在柱上板帶設置暗梁，以提高結構的整體性。

2.2 寬扁梁

寬扁梁結構通過加寬梁的截面寬度，提高其承載力，降低梁的截面高度。由于寬扁梁結構的節(jié)點連接比較復雜，因此,建筑抗震設計規(guī)范對其設計作了具體的要求[2]。

2.3 加腋梁

加腋梁可分為水平加腋梁和垂直加腋梁兩種。水平加腋梁主要用于梁柱中心線不重合，梁對柱的偏心影響較大的情況。垂直加腋梁相當于在梁端設置了支托，可以在不增加梁的跨中高度的情況下提高梁的抗剪能力，對提高建筑的有效高度具有一定的意義。

3 板的結構形式

板是樓蓋結構的重要組成部分，是使用功能得以實現(xiàn)的直接載體，其承載能力和變形能力決定了建筑能否滿足一定的使用功能要求。由于板為空間受力構件，跨中撓度大，常常采用反向起拱等施工工藝來降低板的變形對建筑使用功能的影響。為了提高板的承載能力和變形能力，考慮到混凝土材料具有抗壓性能良好，抗拉能力差等特性，將板中鋼筋改成預應力鋼筋，這樣使得混凝土具有一定初始壓應力,從而可減輕混凝土的開裂，即預應力板結構[4]。此外，由于混凝土自重大，如果在滿足設計使用要求的情況下，將板中某些位置的混凝土予以剔除或使用一些輕質材料予以替換，這將減輕板的自重，對提高板的承載能力和節(jié)約材料等多方面均具有積極的意義，目前在這方面比較常見的形式為空心樓板結構[4]。

3.1 預應力板

預應力板根據(jù)其施工工藝的不同，可分為先張法預應力混凝土板和后張法預應力混凝土板。先張法預應力混凝土板的施工特點是先張拉預應力筋后澆筑混凝土，并通過放張預應力筋由粘結傳遞而建立預應力的混凝土板。后張法預應力混凝土板的施工特點是在澆筑混凝土并達到規(guī)定強度后，通過張拉預應力筋并錨固而建立的混凝土板。

3.2 空心樓板

空心樓蓋可分為預制空心樓板和現(xiàn)澆空心樓板。預制空心樓板主要是在工廠內制作，在板內設一個或幾個總縱向孔道，以節(jié)省材料，并減輕重量，屬于將板中某些位置的混凝土予以剔除的一種方式。現(xiàn)澆空心樓板通常是以一些輕質材料作為填充主材，減少混凝土的用量，減輕樓蓋結構的自重，屬于將板中某些位置的混凝土使用一些輕質材料予以替換的一種方式。

4 展望

鋼筋混凝土樓蓋是建筑使用功能得以實現(xiàn)的重要載體，對樓蓋結構的研究和改進對鋼筋混凝土建筑的發(fā)展具有極其重要的作用。此外，傳統(tǒng)的梁板結構具有體積大、自重大等不足之處，其可改進和提高之處還很多。對于樓蓋結構的后續(xù)發(fā)展主要可概括為以下幾個方面：

1）發(fā)展新技術、新工藝，豐富樓蓋結構形式

目前所出現(xiàn)的各種樓蓋結構形式都是在新技術和新工藝的發(fā)展之下得以實現(xiàn)的，但是目前還有很多想法難以得到實現(xiàn)，還需要進一步的發(fā)展新技術和新工藝，以豐富樓蓋的結構形式，實現(xiàn)樓蓋結構形式的多樣化。

2）研發(fā)新材料，改善鋼筋混凝土樓蓋結構性能

混凝土材料因其取材方便、價格低廉、制作加工簡單等多方面的優(yōu)點，得到大量的使用。但是混凝土材料也有其自身的不足，如自重大、抗拉能力差、養(yǎng)護周期長等，這些不足之處影響了鋼筋混凝土樓蓋的使用功能、建造成本和施工周期等。

如果研發(fā)出新型材料能夠具有混凝土的優(yōu)點的同時又能彌補混凝土的不足之處，這將可以改善鋼筋混凝土樓蓋的性能。目前常見的主要是一些混凝土材料添加劑，如減水劑，可以減少混凝土的用水量，縮短施工養(yǎng)護周期；纖維材料可以提高混凝土的抗開裂性能等。但是對于這些材料的添加對混凝土材料的其他性能造成的負面影響還需要通過實踐才能得以檢驗。

3）通過實踐檢驗和改進各種樓蓋結構

對于各種樓蓋結構的產生初衷都是積極向上的，但是其安全性、適用性等只有通過實踐使用后才能得以體現(xiàn)。

此外，大地震發(fā)生后的一段時間內將是地震多發(fā)時間，因此，可以在震中地區(qū)建立各種形式的樓蓋建筑用以進行相關的抗震性能研究和分析，這對提高和改進鋼筋混凝土樓蓋結構具有非常重要的意義。

[1]GB50010-2010. 混凝土結構設計規(guī)范[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2010.

[2]GB 50011-2010. 建筑抗震設計規(guī)范[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2010.

[3]住房和城鄉(xiāng)建設部工程質量安全監(jiān)管司，中國建筑標準設計研究院. 全國民用建筑工程設計技術措施/結構/混凝土結構(2009年版)[M]. 北京: 中國計劃出版社，2012.

[4]GB/T 14040-2007. 預應力混凝土空心板[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2007.