GBF高強薄壁管雙向空心樓蓋的簡化計算方法

文｜河北城鄉(xiāng)建設學校 董學軍

前言

針對現(xiàn)澆混凝土空心板樓蓋，在現(xiàn)有的計算之中，還沒有任何的成熟計算模式。在建模計算之中，都是直接利用空間有限元分析軟件來進行計算，但是在具體操作中，設計人員面臨的難度較大。如果在模擬之中可以利用準確的三維空間模型來進行操作，就會增大建模難度，也會延長計算時間，無法與工程的實際要求相互匹配。所以，為了能夠將這一項技術應用推進，并且可以邁出實質性的一步，就應該探討一種更為簡單的計算方法。

1.結構模型的簡化

簡化結構模式，需要考慮到簡化之中是否可以與設計精度要求相互匹配；然后，才是適用條件是否可以得到滿足，最終找到更為簡單的方式。

在現(xiàn)階段的現(xiàn)澆混凝土空心無梁樓蓋中，其結構都是由無數(shù)空間受力的“工”字形梁構成的，因為在垂直的布管和順管的方向上還有截面抗彎剛度方面的差異，所以，相比一般的雙向板，其傳荷的模式也會有明顯的差異。為此可將樓板簡化為井字型次梁，順布管方向和垂直布管方向板的截面抗彎剛度差異的問題即可解決。如此，結構就會成為常見的框架式結構，主要是通過TBSA和PKPM等，讓設計人員做好計算。

空心樓板與常規(guī)性梁板的等代折算是現(xiàn)澆混凝土空心無梁樓蓋模型的根本所在。在原則上，根據(jù)折算后剛度保持不變的基本原則進行。

（1）確定井字型次梁的位置和數(shù)量

井字型次梁的數(shù)量取決于兩個方向的跨度和GBF高強薄壁管的長度，一般管長取1-1.5m左右，就已滿足對計算精度的要求。垂直管方向沿管間肋兩側各取一半管長為計算單元進行折算；順管方向根據(jù)垂直管方向確定出的計算單元和折算出的每單元剛度，按照兩個方向等代梁剛度差不大于10%的原則確定取幾個孔中心距為一個計算單元，從而得出兩個方向等代井字型次梁的位置和數(shù)量。見圖1。

（2）確定兩個方向等代井字梁的截面參數(shù)

圖1 井字型次梁的位置和數(shù)量示意圖

根據(jù)等剛度的原則確定兩個方向等代井字梁的截面參數(shù)。

垂直管方向：(見圖2)

按抗彎剛度相等的原則，就可以將其折算成為對等厚度的矩形截面，在對于截面的寬度進行計算的時候，具體：

空心板的垂直管方向的截面慣性矩為：

垂直管方向的等代矩形截面慣性矩為：

由 (1)=(2)可求出等代矩形截面的寬度：

順管方向：(見圖3)

對于同厚度的矩形截面進行計算，主要是參考抗彎剛度相對對等的原則，其順館的寬度為：

對于空心板，其垂直管方向截面慣性矩為：

垂直管方向的等代矩形截面慣性矩為：

由(1)=(2)可求出等代矩形截面的寬度：

2 荷載的簡化

在簡化結構模型之后，需要計算并簡化樓面荷載，因為樓面的恒載護受到空心管布管情況的影響，所以，就需要計算并且簡化恒載，并按照實際值來進行荷載的輸入。

（1）樓板恒載

針對空心樓板：

式中：m—在一個柱網(wǎng)內GBF空心管的根數(shù)； d—GBF管的直徑；

空心樓蓋恒載：

標準值：G=G1+G2

G2-GBF管是由廠家所提供的均布恒載的標準值。

（2）梁上反向荷載

在計算的時候利用結構設計軟件進行，柱的中心線就是荷載的取值范圍，但是重復計算了主梁與次梁的梁寬板荷。因為本身的梁寬過大，所以，在具體的計算之中，就應該扣除板荷；當然，在等剛度的次梁代換之后，原本的空心樓板的自重同等代次梁之間是不相符的。針對這兩個問題，在重復計載部分扣除方面，需要將反向的均布線荷載輸入主梁和次梁之上來進行。

主梁上的反向荷載為：

次梁上的反向荷載為：

①順管方向次梁的反向荷載為：

②垂直管方向次梁的反向荷載為：

3.計算步驟

現(xiàn)澆GBF高強薄壁管雙向板樓蓋的計算步驟如下：

（1）按照設計之中對于板跨荷載以及柱網(wǎng)大小所提出的要求，就能夠將空心樓板的厚度和框架扁梁界面尺寸確定，當然，樓蓋的厚度同暗梁的高度是相互一致的。

（2）布管方向的確定。在相同的跨度之中，需要根據(jù)同向的方式進行均勻的布管。對于相互臨近的，需要選擇彼此垂直的方式來進行布管。

圖2 垂直管方向計算示意圖

圖3 順管方向計算示意圖

（3）薄壁管的管徑、傳唱度、管頂與底翼厚度以及順館方向的中間腹腔肋寬度等，都需要按照空心樓板的實際厚度來加以確定。在這一部分尺寸確定之后，應該考慮到混凝土澆筑的過程中，才有利于底層混凝土的流動，同時，也能夠符合最小的鋼筋保護層厚度的需求。

（4）對于等代井字型次梁，其截面尺寸、位置與數(shù)量，都需要通過簡化的結構模型來確定。

（5）樓面恒載大小可以通過荷載的簡化方式來加以確定。

（6）按照TBSA和PKPM，就可以將樓面荷載、等代井字梁的截面參數(shù)和實際的數(shù)量輸入其中，通過程序的合理分析，就可以將具體的配筋梁計算出來。

（7）在主梁和次梁配筋計算出來后，就需要在原本貸款通信樓蓋寬度范圍之中平均的進行次梁配筋分配。在配筋重新分配過程中：鋼筋要保持相同的直徑、在垂直布管上，要合理的、均勻的分布鋼筋；在空心管肋中，按照順布管的方向做好鋼筋的布置。

（8）在施工圖繪制之前，需要按照實際的設計規(guī)范標準，驗算各種承載力，確保其能夠滿足實際的施工設計要求，這樣才能讓施工圖的繪制更加標準與規(guī)范。