薄壁方箱現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)與構(gòu)造

【摘要】近些年來，有關(guān)現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋的研究越來越多，使用范圍也越來越廣，本文主要針對薄壁方箱現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，通過對現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋的結(jié)構(gòu)分析方法、現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)的計(jì)算以及現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板板厚和構(gòu)造要求進(jìn)行研究分析，以便薄壁方箱現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋的優(yōu)勢能更加充分利用和發(fā)揮，從而對此項(xiàng)新技術(shù)在日后的工程實(shí)際推廣使用中提供參考，使此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展能更上一個(gè)新臺(tái)階。

【關(guān)鍵詞】薄壁方箱；現(xiàn)澆混凝土；空心樓蓋

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)是指按一定規(guī)則放置埋入式內(nèi)膜后，經(jīng)現(xiàn)場澆筑混凝土而在樓板中形成空腔的樓蓋結(jié)構(gòu)。薄壁方箱現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋，即由按照一定規(guī)則布置埋設(shè)的空腔芯模構(gòu)件取代樓板中間效率不高的部分混凝土，形成雙向抗剪剛度與抗彎剛度相同的雙向受力空心樓板。其大幅度掏空樓板中的混凝土，從而減輕了樓板的自重，增加鋼筋到截面中性軸的距離，從而大幅增加樓板的抗彎剛度，所以減少了鋼筋用量[1，3]。

1、現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋的結(jié)構(gòu)分析方法

結(jié)合眾多學(xué)者和工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員大量的理論科研工作總結(jié)以及國家相關(guān)的技術(shù)規(guī)程等，一般情況下有以下五種結(jié)構(gòu)分析方法：擬板法、擬梁法、直接設(shè)計(jì)法（彎矩系數(shù)法）、等代框架法、空間等代框架法。在進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)分析時(shí)，無論采取何種內(nèi)力分析方法，都必須首先滿足力學(xué)平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件。

1.1擬板法

對于周邊剛性支撐的現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板豎向均布荷載作用下的內(nèi)力，可采用擬板法進(jìn)行計(jì)算。

（1）擬板法計(jì)算的假定條件為：現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板板肋凈距宜小于800mm；

當(dāng)內(nèi)置填充體樓蓋板雙向剛度相同或者相差較小時(shí)，可作為各向同性板計(jì)算，否

則宜按正交各向異性計(jì)算

（2）計(jì)算原則：兩對邊支撐的板應(yīng)按單向板計(jì)算；四邊支撐的板，當(dāng)長邊與短邊長度之比不大于2.0時(shí)，應(yīng)按照雙向板計(jì)算；當(dāng)長邊與短邊長度之比大于2.0，但小于3.0時(shí)宜按雙向板計(jì)算；當(dāng)長邊與短邊長度之比不小于3.0時(shí)，可按照沿短邊方向受力的單向板計(jì)算。

（3）剛性支撐現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板按擬板法求得的空心樓蓋板在豎向荷載作用下產(chǎn)生的彈性彎矩值，可按下列規(guī)定取控制計(jì)算值：正彎矩：每個(gè)方向分別劃分為板邊區(qū)域和跨中區(qū)域三個(gè)配筋范圍，均按1/4板短跨尺寸分界；板邊區(qū)域的彎矩控制值可取該方向計(jì)算最大正彎矩值的1/2，中間區(qū)域的彎矩控制值可取該方向計(jì)算最大正彎矩值。負(fù)彎矩：均取相應(yīng)方向負(fù)彎矩的最大值。

1.2擬梁法

（1）擬梁法計(jì)算的假設(shè)條件：每個(gè)區(qū)格板內(nèi)擬梁的數(shù)量可根據(jù)區(qū)格板的跨度和計(jì)算要求等確定，且在各方向上均不宜少于5根，在多區(qū)格樓蓋板內(nèi)擬梁宜取為連續(xù)梁，計(jì)算中宜考慮擬梁的撓曲和扭轉(zhuǎn)對連續(xù)梁內(nèi)力的影響。

（2）擬梁的抗彎剛度可取擬梁所代表的樓板寬度范圍內(nèi)各部分的抗彎剛度之和。各部分的抗彎剛度可按以下規(guī)定確定：梁、主軸線上的樓板實(shí)心區(qū)域，其抗彎剛度應(yīng)按實(shí)際截面計(jì)算。

當(dāng)內(nèi)模為箱體時(shí)，樓板空心區(qū)域兩個(gè)方向的抗彎剛度可按實(shí)際截面計(jì)算。

1.3直接設(shè)計(jì)法

直接設(shè)計(jì)法也稱為彎矩系數(shù)法，縱橫兩個(gè)方向都應(yīng)該分別計(jì)算，并且兩個(gè)計(jì)算方向均應(yīng)考慮全部荷載的作用。柱支撐現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板結(jié)構(gòu)，可以采用直接設(shè)計(jì)法進(jìn)行承受豎向均布荷載下的內(nèi)力分析。

直接設(shè)計(jì)法的假設(shè)條件：在結(jié)構(gòu)的每個(gè)方向至少有三跨連續(xù)板；所有區(qū)格板均為矩形，各區(qū)格的長寬比不大于2；兩個(gè)方向相鄰兩跨的跨度差均不大于長跨的1/3；柱子離相鄰柱中心線的最大偏移在兩個(gè)方向均不大于偏心方向跨度的10%；可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值不大于永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值的2倍。

2、現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析

2.1無梁空心樓蓋板的內(nèi)力計(jì)算

現(xiàn)澆混凝土空心無梁樓蓋體系可以按照“空間等代框架結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)計(jì)算，在柱與柱之間布置形成暗梁，現(xiàn)澆實(shí)心暗梁與現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板的上下翼緣緊密結(jié)合形成加強(qiáng)的框架扁梁結(jié)構(gòu)。薄壁方箱現(xiàn)澆混凝土無梁樓蓋沿箱體的兩個(gè)方向的截面都為“工”字形截面，各肋梁所形成空間桁架是可靠的傳力保證。

在雙向受力體系的計(jì)算上僅考慮樓板的上下翼緣作用，不考慮腹板的剛度。無論是從理論上還是試驗(yàn)方面，考慮腹板的剛度與僅考慮上下翼緣的剛度這兩種情況下剛度相差約為 12%，相差不大。因此，雙向受力體系中的傳力骨架事實(shí)上是實(shí)心暗梁與空心樓蓋上下翼緣緊密結(jié)合形成的框架扁梁。

2.2有梁空心樓蓋板的內(nèi)力計(jì)算

有梁空心樓蓋板在進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析時(shí)，我們可以參照剛度相等的原則，將現(xiàn)澆混凝土空心樓板轉(zhuǎn)化為實(shí)心板來進(jìn)行計(jì)算。具體計(jì)算如下：

空心樓板在計(jì)算板的厚度是根據(jù)空心板與實(shí)心板抗彎剛度相等的原則，分別計(jì)算出空心板縱橫兩個(gè)方向的截面慣性矩，并使其與實(shí)心板的慣性矩相等，從而求出按實(shí)心板計(jì)算的空心板的計(jì)算厚度。當(dāng)芯模為薄壁方箱的空心樓板，可直接分別計(jì)算出樓板兩個(gè)方向的截面慣性矩，對于薄壁箱體布置均勻的空心樓板可直接按各向同性板進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。

2.3現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋的剪力計(jì)算

通過對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程和試驗(yàn)情況等進(jìn)行了對比分析研究，可以看出《現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，對于現(xiàn)澆空心樓蓋的抗剪設(shè)計(jì)，主要考慮混凝土的受剪能力和預(yù)應(yīng)力所提高的受剪承載力，對箍筋的作用卻沒有考慮，并且在規(guī)程受剪計(jì)算中并沒有將橫肋板和順肋板的計(jì)算區(qū)分開，這將會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有較大出入。而現(xiàn)澆混凝土空心樓板的橫肋對于抗剪起到了非常大的作用，應(yīng)考慮空心樓板中橫肋的作用，可以有效地增大空心樓板的抗剪設(shè)計(jì)值，并且應(yīng)充分的考慮到箍筋在現(xiàn)澆混凝土空心樓板中的抗剪能力中起到的巨大作用。

3、現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板板厚和構(gòu)造要求

3.1 現(xiàn)澆混凝土空心樓板板厚的確定原則

現(xiàn)澆混凝土空心樓板的板厚即是密肋梁的高度，其板厚是依據(jù)樓板的不同支撐情況、荷載大小來確定。一般情況下其最小比值可以分為以下三種類型

表3.1 現(xiàn)澆混凝土空心板板厚的最小值

3.2 薄壁方箱空心樓蓋板的構(gòu)造要求

薄壁方箱現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板，除滿足以上結(jié)構(gòu)受力要求外，還需滿足以構(gòu)造要求：

（1）薄壁方箱空心樓蓋的混凝土強(qiáng)度等級不得低于C25。

（2）薄壁方箱空心樓蓋的上表面層混凝土的厚度，為保證樓板的良好的承載受力性能故其不應(yīng)小于50mm。

（3）樓蓋中的各格板宜呈矩形。

（4）樓蓋中各區(qū)隔板的支撐可采明梁或暗梁、柱、墻；樓蓋中承受過大集中

荷載的部位宜做加強(qiáng)處理；柱支撐板結(jié)構(gòu)可根據(jù)需要設(shè)置柱帽和托板。

（5）樓蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求分別進(jìn)行承載力、裂縫寬度、變形等計(jì)算和驗(yàn)算及柱帽抗沖切驗(yàn)算。

（6）芯模為箱體時(shí)，為保證箱體頂部混凝土薄板具有足夠的承載力，要求板頂厚度不小于箱體底面邊長的1/15，且不小于 50mm；當(dāng)芯模為箱體時(shí)，為保證所有縱向受力鋼筋的錨固性能，要求其與箱體之間的凈距離不應(yīng)小于10mm。

結(jié)語：

本文分別介紹了五種比較常用的現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋的結(jié)構(gòu)分析方法，如擬板法、擬梁法、直接設(shè)計(jì)法、等代框架法、空間等代框架法等等。并且結(jié)合自身工作總結(jié)得出了薄壁方箱現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板厚的一般確定原則和現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋板的構(gòu)造措施要求等。從而對此項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾杰.現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].廣州：華南理工大學(xué)，2011.

[2]張株瑞.豎向荷載下現(xiàn)澆混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)計(jì)算方法研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2008.

[3]鐘家璘.蜂巢芯空心樓蓋在房屋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用探討[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.

作者簡介：

向湘林（身份證號(hào)：430382198504052056 ），男，1985.04，碩士，工程師；

鄧志標(biāo)（身份證號(hào)碼：430381198401098119 ），男，1984.01，職稱：工程師。