空腹樓板在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探究

呂健

（廣東熹和工程設(shè)計有限公司 廣東江門 529000）

不同于傳統(tǒng)樓板，空腹樓板內(nèi)部的模盒屬于預(yù)制構(gòu)件，主要由質(zhì)地較輕的防火材料來加工而成，最終形成了復(fù)合樓板，其質(zhì)地較優(yōu)、性能更優(yōu)良，有著高度的隔音、隔熱等功效。將這種樓板運用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中能夠有效控制建筑材料，例如：混凝土、鋼材等的使用量，控制建筑施工周期，降低工程施工成本，提高工程整體的建設(shè)經(jīng)濟效益。

1 空腹樓板在建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用的優(yōu)勢

1.1 節(jié)約成本，提升結(jié)構(gòu)承載力

樓板在整個的建筑結(jié)構(gòu)中屬于受彎控制結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)承載力和其截面高度有關(guān)系，通常截面高度越高，樓板結(jié)構(gòu)的抗彎承載力越強，二者之間比例為1：4。空腹樓板內(nèi)部混凝土空心率較大，一般達(dá)到60%以上，這就意味著使用空心樓板時，可以節(jié)省60%以上的混凝土就能達(dá)到同樣的樓板截面高度，也能照常提升結(jié)構(gòu)的抗彎承載力，這樣就在節(jié)約成本、節(jié)省材料的前提下來確保樓板具有同樣的承載力。

1.2 減少傳力環(huán)節(jié)，減少受力構(gòu)件

以往所采用的梁板構(gòu)造傳力環(huán)節(jié)較多，具體為：樓面荷載以線荷載方式統(tǒng)一傳輸至次梁，進(jìn)而傳至主梁，進(jìn)而傳至柱子?？崭箻前褰Y(jié)構(gòu)一般用在兩大結(jié)構(gòu)中：①板-柱-剪力墻構(gòu)造，此時的傳力方式發(fā)生變化，主要讓樓板的面荷載傳至支柱。②大板-框架構(gòu)造。這一結(jié)構(gòu)的傳力途徑為：樓板面荷載直接傳至框架梁，進(jìn)而傳至支柱，這樣整個過程中就削減了傳力環(huán)節(jié)，力的傳輸線路也逐漸變短，不僅能減少材料的使用，還能提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1.3 傳力方式的優(yōu)化

普通的梁板結(jié)構(gòu)中通常梁體和板材的剛度差距很大，板材的外剛度不納入考慮范圍，樓板荷載可以根據(jù)面積以線性方式傳至梁，空腹樓板截面高度更高，是普通平板的五倍，截面慣性矩也更大，此時板的平面外剛度則提高，使得梁剛度和板剛度大致相當(dāng)，從而調(diào)整了荷載的傳遞模式，荷載聚集于支座位置，使得梁跨中反力變小?？崭箻前逡话憔褪窃谡{(diào)整梁板之間荷載傳遞的方式來優(yōu)化梁的受力模式。

1.4 優(yōu)化截面的受力

一般情況下，空腹截面的受力程序同翼緣的寬度有關(guān)，二者是正相關(guān)關(guān)系，空腹樓板的肋間距離一般達(dá)到580mm，厚度的極值則依照混凝土設(shè)計的相關(guān)規(guī)程來設(shè)定數(shù)值，本著使用最少材料、控制自重的原則，參照科學(xué)的設(shè)計規(guī)范與規(guī)定，翼緣的參與度越大，對應(yīng)的樓板受力模式越優(yōu)化，然而，空腹樓板則能滿足這一要求，這樣就優(yōu)化了截面受力。

2 空腹樓板在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 巧妙地設(shè)計了主梁-大板結(jié)構(gòu)

主梁-大板結(jié)構(gòu)-般包括兩大結(jié)構(gòu)形態(tài)：單跨板或連續(xù)板。如果只安裝單跨板，通常適合選擇密肋截面，這樣不僅成本低廉，而且能夠控制自重，又能確保截面功能的有效發(fā)揮，如果選擇連續(xù)板類型，實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計則可嘗試箱型截面。截面和模板也可以配合使用，也可以將箱型截面安裝在支座兩側(cè)，這樣支座就可以足夠承受對應(yīng)的彎矩，支座兩側(cè)的單板處也要采用密肋截面來承受結(jié)構(gòu)彎矩，這樣就在某種程度上減輕了建筑的結(jié)構(gòu)自重，以此來優(yōu)化截面性能，確保其優(yōu)勢功能的充分發(fā)揮，這樣就達(dá)到了成本的控制，又充分發(fā)揮了結(jié)構(gòu)的功效。

2.2 無梁板的科學(xué)設(shè)置

當(dāng)空腹樓板應(yīng)用于無梁板構(gòu)造時，如果發(fā)現(xiàn)荷載范圍、柱網(wǎng)面積等不夠大的狀態(tài)下，則可以嘗試密肋截面，如果截面范圍與柱網(wǎng)面積都很大的模式下，就要盡量選擇箱狀截面。實際的無梁樓板設(shè)計中，如果將空箱樓板應(yīng)用其中，則應(yīng)讓兩大結(jié)構(gòu)配合使用，從中發(fā)揮其優(yōu)勢，可以在柱頂板材中科學(xué)地設(shè)計箱型截面，中間環(huán)節(jié)設(shè)計密肋截面，而且要合理把握支柱之間距離的前提下來科學(xué)控制。

2.3 截面配筋的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.3.1 有梁板的配筋設(shè)計

（1）板面負(fù)筋?？崭箻前屙樦ёL的板面負(fù)筋通常選擇兩大配筋模式，其一和實心板一致，也就是按照每延米來設(shè)計在板材中，其二按照每肋來安裝于密肋區(qū)，要確保板面支座負(fù)筋在板材中的長度同實心板一致，通常要達(dá)到板材短跨度的1/4。

（2）板底配筋。T狀密肋板，因為其肋條寬度很窄，可以將單獨的鋼筋設(shè)置在肋底部，如果是工狀密肋板，下方翼緣寬度則可以達(dá)到150～200mm，可以增加鋼筋數(shù)量，達(dá)到3根，如果是箱型樓板，其底部配筋一般選擇兩大方式：一種方式和實心板的配筋方式相似，第二種則依照每肋配設(shè)于密肋中。

（3）翼緣配筋。面層板、箱型板等的底面一般依照結(jié)構(gòu)來配設(shè)鋼筋，通常可以配設(shè)在雙向肋間，肋架的立筋的直徑達(dá)到直徑6～10mm。肋內(nèi)部箍筋，通常選擇單支箍。

2.3.2 無梁板的配筋

根據(jù)板塊無梁板一般包括以下類型：柱頂板塊、跨中板塊、柱間板塊，依照板帶無梁板進(jìn)行規(guī)劃則一般包括：柱上、跨中板帶，其中板帶和板塊之間有如下的關(guān)系：柱上板帶等于柱頂板塊、柱間板塊和柱頂板塊之和，跨中板帶則等于柱間板塊、跨中板塊以及柱間板塊之和。其中板底的配筋可以根據(jù)板帶來設(shè)計，具體的配筋同梁板的配筋方式類似。板面配筋中的負(fù)筋一般根據(jù)板塊來設(shè)計，可以將雙向受力筋安裝于柱頂部板塊中。

2.4 建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

2.4.1 主梁-大板結(jié)構(gòu)內(nèi)力

其內(nèi)力分析同于普通的梁板構(gòu)造，一般借助于各類軟件，然而，空腹樓板的截面厚度通常較大，高出實心模板的4倍之多，對應(yīng)的干擾梁體剛度的翼緣寬度也將上升，樓板自身的截面慣性矩也將上升達(dá)到100倍之多，對應(yīng)的外剛度也得到了充分地利用。實際計算中通常借助智能軟件。對此應(yīng)該將樓板納入內(nèi)力分析范圍，而且要依照等剛度思路來取值等效樓板厚度來對應(yīng)運算，其中樓板的內(nèi)力計算方法和實心樓板的計算方式一致。然而，實際的計算中總結(jié)出，無論怎樣分析內(nèi)力，板的設(shè)計承載力都要超出設(shè)計的數(shù)據(jù)，一些影響性因素，例如：材料強度可以列入考慮范圍，然而，也無法消除這種差距。樓板處于極限條件下，其支座處可能在負(fù)彎矩影響下出現(xiàn)頂端裂開現(xiàn)象，跨中一般會因為正彎矩的影響出現(xiàn)下端裂開現(xiàn)象，這樣跨中與支座二者中間就將出現(xiàn)拱度，支座自身有限制作用，樓板整體上受到穹頂、薄膜等的影響，板材平面也將出現(xiàn)一定的水平推力，其同拱度的力矩能夠控制不同計算截面的彎矩。通過上面的分析可以看出，實心樓板在實際使用中存在多種弊端，空腹樓板則有效地解除了困惑，因為他的截面高度更高，達(dá)到實心樓板的幾倍，高跨度比例也達(dá)到普通實心樓板的兩倍之多。這就意味著它的拱度將增大，水平推力下降，也就不會對邊界產(chǎn)生較大的控制和約束，控制了計算彎矩數(shù)量。

2.4.2 無梁樓蓋構(gòu)造

可以選擇內(nèi)力分析法來對樓蓋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力加以分析，具體方法為：等代框架法、經(jīng)驗系數(shù)法，其中后者的適用范圍相對有限，一般適合于垂直荷載下的內(nèi)力分析，如果忽視水平荷載，這一方法相對科學(xué)、便捷。其中第一種方法應(yīng)用于水平與垂直荷載計算時，則要對框架梁的寬度取不同值。

3 總結(jié)

空腹樓板在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用具有普通實心樓板不具有的優(yōu)勢，體現(xiàn)在節(jié)省成本，提高結(jié)構(gòu)承載力以及優(yōu)化內(nèi)力傳遞等方面。空腹樓板的使用優(yōu)化了建筑結(jié)構(gòu)的安全性能，提升了局部結(jié)構(gòu)部件的承載力，這樣就能在節(jié)省成本的前提下達(dá)到同實心樓板同樣的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。

[1]徐培福，主編.復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[2《]建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）[S].中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]楊期柱，馬克儉，張華剛，胡 嵐，胡 萍.大跨度裝配整體式鋼-混凝土組合空腹樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].建筑結(jié)構(gòu)，2014（13）：5～8.