現(xiàn)澆空心樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用淺析

張宏喜

[摘要]現(xiàn)澆空心板是近年來流行的一種新型樓板結(jié)構(gòu)形式，常用于對層高（或梁高）有限制的、大空間適用功能的工程。樓蓋分析簡單承載力大，樓板折算后實(shí)際厚度小，減少自重，增加樓層有效高度，隔音、隔熱、保溫效果優(yōu)良。

[關(guān)鍵詞]現(xiàn)澆空心樓蓋；設(shè)計(jì)；施工；注意事項(xiàng)

現(xiàn)代住宅和公共建筑發(fā)展的多樣性要求傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和施工作業(yè)方法不斷改進(jìn)以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。現(xiàn)澆空心樓蓋在近些年來的不同結(jié)構(gòu)形式的工程中得到了廣泛的應(yīng)用，收到了良好的社會效益。它能很好地滿足大空間、大跨度柱網(wǎng)的住宅和公共建筑的要求。空心樓蓋是基于實(shí)心樓蓋的基礎(chǔ)上，在樓板內(nèi)部按照一定的規(guī)則放置高強(qiáng)、輕質(zhì)內(nèi)模，用以取代部分混凝土，從而減少了混凝土用量，減輕結(jié)構(gòu)自重：降低了墻、柱等的地震作用和基礎(chǔ)的荷載，節(jié)省造價(jià)；同時(shí)也增加了樓層剛度（空心板厚度比實(shí)心板大），有效防止樓板裂縫的出現(xiàn)；由于其實(shí)現(xiàn)了大跨度樓蓋，故而減少了次梁的設(shè)置，滿足層高的要求，使有效空間充分利用，從而在室內(nèi)感覺平整舒適、美觀：另外這種樓蓋的隔音、隔熱、保溫性能均優(yōu)于實(shí)心板；由于樓蓋自重降低，使地震力減小，這不僅對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有利，而且對結(jié)構(gòu)抗震更為有利。

由于現(xiàn)澆混凝土空心板在不增加混凝土用量的前提下大幅增加樓板的厚度，充分發(fā)揮板中混凝土和鋼筋的使用效率，因此現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋在大跨度及地下車庫的使用中具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢。

1.空心樓蓋誕生的力學(xué)原理

工程結(jié)構(gòu)中作為受彎構(gòu)件的樓板，由受拉區(qū)和受壓區(qū)構(gòu)成，拉力和壓力集中在截面的上下兩側(cè)構(gòu)成力矩，而截面中部對抗力的影響很小。因此，在受壓區(qū)配置混凝土，在受拉區(qū)配置鋼筋并包裹足以錨固和協(xié)調(diào)受力的混凝土層，而將中部的混凝土挖去，由此形成空心，形成“工”字形截面構(gòu)件，其抗彎承載力基本未受到影響。在一般情況下可以節(jié)省混凝土量30%～50%。

基于這一原理，通過優(yōu)化受力體的截面形式，在現(xiàn)澆鋼筋混凝土實(shí)心板中埋置永久式內(nèi)模，待混凝土澆筑后形成空腔，是為空心樓蓋（圖1）。

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋類似于密肋樓蓋。兩者均能有效減輕樓蓋的自重，但前者為形成了帶上、下翼緣的“工”字型交叉梁系樓蓋，而后者則是僅為上翼緣的“T”字型交叉梁系樓蓋?？招臉巧w帶有下翼緣，且板中暗肋間距較密肋樓蓋的肋間距小，因而其受力更加均勻，剛度更大，整體性更好。

2.空心樓蓋體系（內(nèi)模）的形式

2.1薄壁方箱體

在現(xiàn)澆混凝土樓蓋中有規(guī)則埋入內(nèi)置薄壁方箱模（帶加強(qiáng)層與漏漿孔的發(fā)泡材料填充箱），使鋼筋混凝土樓蓋內(nèi)部形成一定間隔雙向網(wǎng)格現(xiàn)澆肋的鋼筋混凝土空心樓蓋，薄壁方箱是一種全內(nèi)置芯模，能有效約束現(xiàn)澆混凝土的變形和撓度，具有重量輕、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。薄壁方箱主要為正方形或長方形薄壁空心小尺寸全封閉無通孔箱體，一般多采用邊長尺寸為500mm×500mm、600mm×600mm、700mm×700mm、800mm×800mm、900mm×900mm等。

2.2筒芯體

在現(xiàn)澆混凝土樓蓋中沿某一方向放置高強(qiáng)、輕質(zhì)管體（管兩端事先封閉）即順管方向，或者順管方向和橫管方向按照一定規(guī)律組合的順序放置，形成空心樓板的內(nèi)模。以上為現(xiàn)行空心樓蓋內(nèi)模的兩種常用形式，此種形式方便現(xiàn)澆混凝土均勻流入、密實(shí)填充包裹內(nèi)模，從而形成空心樓蓋。另外，其他形式的內(nèi)模（實(shí)心簡體、塊體）原理同上，在此不再贅述。

3.樓蓋設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.1板厚

《現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)規(guī)程》中規(guī)定：現(xiàn)澆混凝土空心樓板截面的尺寸應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：筒芯內(nèi)模樓板的厚度不宜小于180mm。箱體內(nèi)模樓板的厚度不宜小于250mm；邊支承空心樓板的跨高比對單向板不大于30，對雙向板跨度按短邊計(jì)不大于40；鋼筋混凝土無梁的柱支承樓板跨度按長邊計(jì)，有柱帽時(shí)不大于35，無柱帽時(shí)不大于30。框架、框剪、框筒、剪力墻、磚混結(jié)構(gòu)體系中樓（層）蓋板厚度取值見表1。

通常實(shí)際設(shè)計(jì)樓蓋時(shí)，多不采用上述之上限，原因是樓板撓度難以滿足要求和裂縫的考慮，當(dāng)樓板面荷載為2.0～4.0kN/m2時(shí)或有輕質(zhì)隔斷等情況時(shí)，對單向板跨高比取25-28，雙向板跨度按短邊計(jì)取26-30：當(dāng)荷載小于等于2.0kN/m³時(shí)，跨高比取30。

3.2樓板折算自重

現(xiàn)澆混凝土空心樓板的體積空心率不宜小于25%，也不宜大于50%。樓板自重折算，應(yīng)慎重：不能簡單地按照截面孔隙率計(jì)算，要根據(jù)實(shí)際內(nèi)模布置情況，考慮實(shí)心板帶、暗梁的重量以及不同材料的容重，綜合材料的技術(shù)參數(shù)和其提供的折算率計(jì)算，避免應(yīng)樓板的自重考慮不足，造成結(jié)構(gòu)計(jì)算的失真和安全缺陷。

另，根據(jù)文獻(xiàn)剛度等效原理，采用公式（1）計(jì)算樓板折算厚度或文獻(xiàn)中的計(jì)算方法確定。公式（1）：

3.3肋寬，樓板上、下翼緣厚度

（1）筒芯內(nèi)模：規(guī)程規(guī)定，順筒肋寬與筒芯外徑的比值不宜小于0.2，順筒肋寬尺寸對非預(yù)應(yīng)力鋼筋砼樓板不應(yīng)小于50mm，對預(yù)應(yīng)力混凝土樓板不應(yīng)小于60mm。當(dāng)筒芯沿順筒方向間斷布置時(shí)，橫筒肋寬不應(yīng)小于50mm。樓板上、下翼緣厚度（即板頂厚度和板底厚度）取0.1-0.2h（h為板厚），宜相等且不應(yīng)小于40mm。

（2）箱體內(nèi)模：箱體間肋寬與箱體高度的比值不宜小于0.25，肋寬尺寸，對鋼筋混凝土樓板不應(yīng)小于60mm，對預(yù)應(yīng)力混凝土樓板不應(yīng)小于80mm。板頂厚度、板底厚度不應(yīng)小于50mm，且板頂厚度不應(yīng)小于箱體底面邊長的1/15。

根據(jù)不同板跨及樓面荷載的不同，在實(shí)際工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用中，一般非預(yù)應(yīng)力雙向板采用的板肋寬度、翼緣厚度見表2。

3.4樓板內(nèi)暗梁

混凝土空心樓板上不宜設(shè)置隔墻，如必需設(shè)置隔墻時(shí)應(yīng)在該部位墻下設(shè)置通長的暗梁（該區(qū)域改用實(shí)心板），暗梁寬度可取300～600mm（或當(dāng)有框架柱時(shí)同框架柱截面寬），暗梁高度同空心樓板厚。砼空心樓板周邊與梁、柱、墻的連接處，應(yīng)設(shè)置80mm-板厚寬度的實(shí)心板，以提高局部的受剪承載力。另外，當(dāng)空心樓蓋跨越框架梁時(shí)（此處已不允許布置普通框架梁），宜設(shè)置同上暗梁，暗梁配筋錨入框架柱內(nèi)。