建筑施工圖設(shè)計(jì)中異形板樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

金永鑫

摘 要：在建筑施工中，有多種施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其現(xiàn)在人們對(duì)建筑的使用功能有較高的要求，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更帶來較大難度，其中異性樓板設(shè)計(jì)就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較常見的一種。在實(shí)際應(yīng)用中，異形板的受力情況是非常復(fù)雜的，這也為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到來較大難度，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從對(duì)個(gè)方面去考慮設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合建筑的實(shí)際功能，讓異形板的設(shè)計(jì)達(dá)到使用的要求。本文結(jié)合實(shí)例分析了建筑施工設(shè)計(jì)中對(duì)異形板樓結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的相關(guān)分析，并對(duì)其受力特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，提出合理的鋼筋配置建議，以供借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑施工圖設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)；異形板樓；設(shè)計(jì)

建筑行業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)下的得到較高的發(fā)展，社會(huì)對(duì)建筑功能的使用情況也有著較高的要求，這也就使建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有了更多的設(shè)計(jì)元素，尤其是大跨度異性樓板的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，這種異性樓板的受力情況和其他結(jié)構(gòu)的受力情況相比，是比較復(fù)雜的，這個(gè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中部位是在轉(zhuǎn)角處，很容易有樓板開裂的現(xiàn)象出現(xiàn)，這為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作帶來較大難度，尤其在鋼筋配置上，更應(yīng)該注意，防止出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，下面以一工程為實(shí)例，分析一下異形板樓在實(shí)際設(shè)計(jì)中的具體情況。

1 模型介紹

有一高層結(jié)構(gòu)是現(xiàn)澆剪力墻，在客廳結(jié)構(gòu)和餐廳結(jié)構(gòu)布置的時(shí)候有較高的要求，從專業(yè)的建筑使用功能來看，餐廳和客廳之間是不能設(shè)梁的，所以就要設(shè)計(jì)一個(gè)較大跨度的異形樓板，這樣才能滿足這兩個(gè)戶型結(jié)構(gòu)的使用要求。因?yàn)槭乾F(xiàn)澆建筑結(jié)構(gòu)，所有靠在異形樓板邊上的支撐形式都可以當(dāng)做一個(gè)固定的支座。但是在實(shí)際施工中還要對(duì)樓板的自重問題有所考慮，還有板上的裝修情況，此外還要考慮到抹灰之后的荷載力，將這些因素都考慮在內(nèi)，其樓板受承受的恒載力達(dá)到5.5kN/m2，而可變荷載達(dá)到了2kN/m2。對(duì)于異性樓板應(yīng)力的分析，下面將使用PKPN程序來準(zhǔn)確分析出異性樓板實(shí)際承受的應(yīng)力，在分析前，要先對(duì)其進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，單元網(wǎng)格取值在350×350mm為最佳。

2 有限元分析

在這個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中，客廳和餐廳的邊上都有樓板，而這個(gè)樓板也就和異形樓板形成一個(gè)連續(xù)板，在建筑的實(shí)際施工中是不可以在這種結(jié)構(gòu)上設(shè)梁的，但考慮到實(shí)際的結(jié)構(gòu)類型，并為了傳力效果足夠明確，專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常都會(huì)是在異形樓板的凸角位置處設(shè)置一個(gè)暗梁。所以在設(shè)計(jì)分析過程中，就要對(duì)有暗梁的樓板和沒有暗梁的樓板分別進(jìn)行分析，如果假定樓板的實(shí)際厚度為150mm，那么暗梁厚度就要取值為400×150mm，這樣分析會(huì)得出更準(zhǔn)確的結(jié)果。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況來看，異形樓板應(yīng)力最集中的部位就是凹角位置，而其他位置的樓板應(yīng)力分布情況都沒有較大的差別，都和普通樓板受力情況差不多。要是從分析的數(shù)值上來看，凹角位置的實(shí)際應(yīng)力峰值是很高的，和其他位置的應(yīng)力相比要高出4倍，從這一分析結(jié)果來看，在對(duì)鋼筋進(jìn)行布置的時(shí)候的要特別注意陽角那個(gè)位置，要讓其能對(duì)較大應(yīng)力有抵抗作用，這樣才才能將樓板開裂的幾率降到最低。從有暗梁梁的樓板和沒有暗梁的樓板對(duì)比情況來看，設(shè)置暗梁的異形樓板并不會(huì)有較大的應(yīng)力影響，也就是說樓板在這兩種情況下，應(yīng)力分布都是差不多的，即便是設(shè)置了暗梁，凸角位置所承受的應(yīng)力情況也沒有預(yù)想的效果要好，還和沒有設(shè)置差不多少。這也就得出了一個(gè)結(jié)論，就是設(shè)置暗梁之后，并不會(huì)改善樓板的實(shí)際應(yīng)力分布情況，也就是不設(shè)置也可以的。

3 配筋建議

在異形樓板結(jié)構(gòu)中，是受到彎矩作用影響的，這種情況下，樓板的所有應(yīng)力都是要由鋼筋去承擔(dān)，所以在布置樓板部位鋼筋的時(shí)候，要依據(jù)實(shí)際的彎矩分布情況來定。從上面的有限元分析中我們可以知道，樓板底部是不用特別放大鋼筋的，主要是因?yàn)槟芤罁?jù)樓板的實(shí)際跨度情況，以及其厚度，取到的值是很合理的。在樓板的陽角部分，其應(yīng)力還是比較雞樅的，在對(duì)樓板的使用性和安全性計(jì)算的時(shí)候，要參考這個(gè)部位的應(yīng)力值，要是這兩者的取值是相等的情況，那么就有取得一個(gè)相對(duì)保守的應(yīng)力值。所以在配筋的時(shí)候，要依據(jù)樓板頂部的彎矩作用，以及樓板的面筋情況來定，放置鋼筋最合適的地方就是陽角部位，因?yàn)檫@里的的應(yīng)力比較集中。放射鋼筋以陽角角點(diǎn)為中心，按放射狀布置。從前述板應(yīng)力圖中可以發(fā)現(xiàn)，距離凸角四分之一板跨的位置已沒有負(fù)彎矩，因此，放射鋼筋的長度取四分之一。

4 板跨能滿足受力要求

從配置暗梁的樓板的應(yīng)力分析來看，布置暗梁對(duì)樓板應(yīng)力的改善并不大，尤其是對(duì)樓板陽角位置。只有布置成剛度較大的明梁的時(shí)候，才能把樓板分為兩跨，減小原來陽角位置的樓板應(yīng)力。對(duì)于上面案例中的樓板，當(dāng)樓板的厚度超過150厚以后，大部分配筋均為構(gòu)造配筋，并不經(jīng)濟(jì)。而在150厚的樓板厚度的情況下，如果做帶箍筋的暗梁，在扣除保護(hù)層厚度以后，再扣除雙層雙向鋼筋所占的厚度，再扣除暗梁箍筋的厚度以后，暗梁鋼筋之間的距離已經(jīng)相當(dāng)?shù)男。词軓潣?gòu)件來計(jì)算，其力臂很小，無法發(fā)揮梁的截面高度的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)來說，如果在兩個(gè)陽角都有剪力墻布置，為了有效的傳遞水平力，保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體性，從概念設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，應(yīng)在兩個(gè)陽角之間布置加強(qiáng)鋼筋。因此，建議在兩個(gè)陽角剪力墻之間布置縱向加強(qiáng)鋼筋，鋼筋布置在樓板上下層鋼筋之間。以上述樓板為例，可以布置3根直徑16的加強(qiáng)鋼筋。

樓板的底部鋼筋應(yīng)雙向通長布置，但是對(duì)于樓板頂部鋼筋來說，在跨中沒有板面負(fù)彎矩的情況下，可以采用分離式配筋。實(shí)際設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)人員為了對(duì)異形樓板進(jìn)行加強(qiáng)，對(duì)板面鋼筋也采用雙向通長布置，但是，對(duì)于以上實(shí)例中的樓板而言，由于陽角以下的板比較狹長，因此，可以采用局部分離式配筋的方式來處理，以節(jié)約鋼筋。對(duì)于異性樓板結(jié)構(gòu)的鋼筋配置來說，一定要考慮到樓板的實(shí)際應(yīng)力情況來定，讓樓板的安全性有所保證。

結(jié)束語

通過以上對(duì)實(shí)際工程中的異形樓板進(jìn)行的有限元分析及配筋，可以得出以下一些結(jié)論：首先，異形樓板在陽角位置應(yīng)力比較集中，其余位置應(yīng)力無突變，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用在陽角位置設(shè)置放射鋼筋的方式來抵抗集中應(yīng)力，防止出現(xiàn)裂縫。其次，通過設(shè)置暗梁并不能明顯改善異形樓板的受力方式，同時(shí)，暗梁設(shè)置時(shí)鋼筋布置比較密集，不便于施工，布置暗梁意義不大。但是對(duì)于兩陽角均有剪力墻的結(jié)構(gòu)來說，為了保證整體性，可以在樓板上下層鋼筋之間布置縱向加強(qiáng)鋼筋。最后，對(duì)于狹長的異形樓板，在樓面負(fù)彎矩為零的位置，可以采用局部分離式配筋的方式以節(jié)約鋼筋。

參考文獻(xiàn)

[1]尚仁杰，李俊安，吳轉(zhuǎn)琴，周建鋒.現(xiàn)澆混凝土簡(jiǎn)支異形板最優(yōu)配筋方法研究[J].城市建筑，2011.

[2]徐爽.建筑施工圖設(shè)計(jì)中異形板樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].城市建設(shè)理論研究，2012.

[3]趙章獻(xiàn).混凝土整體組合異形板結(jié)構(gòu)構(gòu)造與分析[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2011.

[4]袁勇，彭定超，陳志明.異型樓板結(jié)構(gòu)分析[J].結(jié)構(gòu)工程師，2001.