建筑設(shè)計(jì)職稱論文發(fā)表淺析空心樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　摘要：現(xiàn)澆空心樓蓋，作為一種較為新穎的樓蓋形式通過精心設(shè)計(jì)，合理的確定構(gòu)造配筋量，可以做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、方便施工。本文以現(xiàn)澆空心板設(shè)計(jì)中的一些問題進(jìn)行了分析，并與普通梁、板體進(jìn)行比較，提出一些意見與建議，僅供參考。

　　關(guān)鍵詞：空心樓蓋,雙向板彈性理論,擬梁法,等代框架法,暗梁,剛性梁或墻; 柔性梁

　　一、設(shè)計(jì)原理

　　1設(shè)計(jì)依據(jù)

　　1)現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程JGJ/T 268-2012

　　2)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010

　　3)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010

　　4)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012

　　5)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010

　　6)人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范GB50038-2005

　　7)建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50223-2008

　　8)其他建筑設(shè)計(jì)和方案

　　9)現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋05SG343

　　10)以上相關(guān)圖集

　　2設(shè)計(jì)方法

　　邊支承式單區(qū)格式多區(qū)格板按相應(yīng)厚度實(shí)心板進(jìn)行內(nèi)力分析，可采用單向或雙向板彈性理論計(jì)算法，雙向板塑性絞線法、擬梁法、等代框架法等。

　　柱支承式多區(qū)格暗梁空心樓蓋采用空間等代框架法進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，等代框架梁內(nèi)力按暗梁至少承擔(dān)50%的原則進(jìn)行分配。

　　規(guī)則平面和規(guī)則柱網(wǎng)中的柱支承式多區(qū)格暗梁空心樓蓋也可用平面等代框架法進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析。

　　柱支承式多區(qū)格暗梁空心樓蓋的區(qū)格板采用柱間暗梁模型用等代框架法進(jìn)行區(qū)格板內(nèi)力分析，或采用擬梁法計(jì)算內(nèi)力。

　　按實(shí)際截面進(jìn)行承載力極限狀態(tài)計(jì)算和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。

　　3、計(jì)算

　　現(xiàn)澆空心板是形式如圖3，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，參照實(shí)心鋼筋砼樓板或無梁樓蓋的計(jì)算方法進(jìn)行內(nèi)力配筋計(jì)算。

　　配筋計(jì)算時(shí)，平行存管方向可簡化為“工”截面進(jìn)行內(nèi)力配筋計(jì)算，垂直布管方向時(shí)跨中板帶截面按(如圖1)進(jìn)行內(nèi)力配筋計(jì)算，柱上板帶截面按進(jìn)行內(nèi)力配筋計(jì)算。

　　4、一般構(gòu)造要求

　　1)砼等級(jí)一般應(yīng)≥C20，板厚一般可取為：1/45-1/30Ld為短邊長

　　2)最小配筋率0.2%;最大配筋率1.2%;空心率30%-55%

　　3)衛(wèi)生間樓面下降80-360mm不等。

　　4)適應(yīng)跨度≤15米(非預(yù)應(yīng)力)、≤25米(預(yù)應(yīng)力)

　　5)板構(gòu)造

　　二、空心樓蓋計(jì)算理論依據(jù)

　　現(xiàn)澆空心樓板的平面剛度略大于按體積等效的實(shí)心樓板?？招臉前逯械耐残静贾梅媳疽?guī)程規(guī)定時(shí)，理論分析和試驗(yàn)均表明，空心樓板順筒和橫筒兩個(gè)方向的彈性剛度相差不超過10%，取與普通實(shí)心樓板相同的內(nèi)力分析方法。為此可以通過PKPM來計(jì)算空心樓蓋。當(dāng)然還可以用Strat計(jì)算空心樓蓋，由于PKPM是現(xiàn)在設(shè)計(jì)院和審圖公司主要認(rèn)可的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件。所以現(xiàn)在就介紹PKPM怎么計(jì)算空心樓蓋。

　　1、擬梁法

　　擬梁法的適用荷載為10KN/M (恒)和10KN/M (活)以下及不計(jì)算地震作用和風(fēng)荷載的情況。首先以跨度8400x8400為例，取梁的尺寸為800x350，查空心樓蓋圖集40頁“h ”“350”一行的b 為827，然后現(xiàn)在就計(jì)算擬梁的寬度，計(jì)算如下:8400-800=7600，規(guī)程4.4里談到劃分的擬梁數(shù)量不少于5根，這樣根據(jù)實(shí)際的跨度而定，因此這里取為7根。7600÷7=1085.7，這樣不均勻，所以取1080，然后用1080×7=7560，而7600-7560=40這樣就把40平均分配到左右梁上為20。因此能得到1080÷2+400+20=960，其中400為暗梁寬，20為平均分配到左右梁的寬度。因此距離左右的軸線的距離就為960;而其他的則就是1080的軸線間距。擬梁的寬度就為1080×0.827=893。這樣就直接輸入893x350的擬梁寬。

　　上述計(jì)算的原因是既不能多分配也不能少分配，同時(shí)還要注意的是要把擬梁梁自動(dòng)計(jì)算荷載去掉，故需要輸入一個(gè)反荷,荷載大小為-0.893×0.35×25=-7.810KN/M，把這個(gè)-7.810KN/M布置到擬梁上，就完成了建模。而輸入恒載則為350的折算板厚的荷載加上管的荷載以及裝修荷載。

　　板配筋要用顯示的擬梁的配筋的多少如為8，則為8×100÷0.893=896mm ，表示的是每米的配筋量，首先要減去每米里面3 12的面積896-3×113.1=556.7mm ，板底配筋為10@140,由于板的上部鋼筋的中部鋼筋無用，宜取為8@250，分離式配筋8@125，這樣能保證節(jié)約鋼筋也不違反規(guī)程和規(guī)范。

　　2、等代框架法

　　等代框架法的荷載適用10KN/M (恒)或10KN/M (活)及以上和需要考慮地震作用和風(fēng)荷載的情況。軸線與軸線間輸入虛梁100x100。然后荷載的輸入同上。此外還要在PKPM里面定義“彈性板6”，然后通過計(jì)算能得到柱的配筋，此時(shí)還不能得到梁及板的配筋，需在slab里面進(jìn)行計(jì)算。

　　此為柱上板帶，因此梁的左邊上部鋼筋的配筋為68.4×100×0.6×0.8(暗梁的寬度，)=3283.2 mm ，即為9 22,右邊的同左邊的計(jì)算方法。梁的下部鋼筋為38.8×0.4×100=1552 mm ，由于為6肢箍，所以下部鋼筋為6 20.

　　板配筋：板上部鋼筋的配筋面積為44.4×100÷4.2(板帶寬)=1057 mm (每米配筋)，具體的板配筋的分配同上。板底鋼筋32.2×100÷4.2(板帶寬)=767 mm (每米配筋)，具體的板配筋的分配同擬梁法的板配筋。

　　當(dāng)空心樓蓋在人防中的應(yīng)用時(shí)需滿足《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)

　　范GB50038-2005》4.11.3表格下注解的小字“如為現(xiàn)澆空心板，其板頂厚度不宜小于100mm;且其折合厚度均不宜小于200mm;

　　當(dāng)樓蓋為柱支承時(shí)，柱支承樓蓋可不進(jìn)行受剪承載力計(jì)算，僅計(jì)算受沖切承載力即可，根據(jù)設(shè)計(jì)習(xí)慣和本規(guī)程的構(gòu)造要求，當(dāng)內(nèi)模為筒芯時(shí)，可不配置受力箍筋。試驗(yàn)研究表明，順向布置筒芯單向板的實(shí)際受剪承載力比較國家標(biāo)準(zhǔn)中受剪承載力計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果偏大較多;橫向布置筒芯單向板由于筒芯削弱了截面對(duì)傳遞剪力造成不利影響，導(dǎo)致受剪承載力顯著降低.本規(guī)程仍采用上述規(guī)范公式，結(jié)合以往對(duì)預(yù)制空心樓板受剪承載力的研究及編制組進(jìn)行的兩個(gè)方向布置筒芯單向板抗剪.

　　三、下面就介紹空心樓蓋在實(shí)際工程的應(yīng)用：

　　新都昌商場(chǎng)由云南天怡建筑設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)，并通過審圖通過。新都昌商場(chǎng)總面積為56800m ，其中 地下負(fù)二層和負(fù)三都是運(yùn)用空心樓蓋，其中負(fù)二層作為勘固層，負(fù)三層作為人防工程，各層面積為7100 m ，層高3450mm，荷載均為4KN/m ，框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸主要為8400mmx8400mm，8度設(shè)防。由于該工程比較特殊，地下水位比較高，使原本做普通梁板結(jié)構(gòu)的建筑，開挖較多，使整體建筑的浮力加大，達(dá)80000噸。而經(jīng)建模計(jì)算確定上部結(jié)構(gòu)的建筑物總重才50000噸，即使?jié)M盤打樁也不能滿足抗浮要求。當(dāng)兩層使用空心樓蓋后，能減少開挖0.9米。部分截圖如下：

　　四、空心樓蓋與普通梁板結(jié)構(gòu)樓板簡單經(jīng)濟(jì)性對(duì)比說明：

　　1、基坑開挖土石方挖運(yùn)工程量：大幅減少;回填土方也相應(yīng)減少

　　2、基坑護(hù)壁樁工程量：顯著降低

　　深基坑支護(hù)方法眾多，通常采用的有懸臂樁，錨桿，內(nèi)支撐等。

　　3、基礎(chǔ)底板:

　　基坑挖深減少一米地下水位也隨之降低一米，水壓力減小P=1×10=10KN M²;基礎(chǔ)底板和地基梁荷載減少10KN.M²，配筋和截面以及防水等級(jí)也有降低。

　　4、抗拔樁：

　　在地下水位較高需設(shè)抗拔樁的情況下，浮力減少，抗撥樁數(shù)量和樁長也有所節(jié)省。

　　5、地下室外墻:

　　(1)外墻的高度：采用空心樓蓋可降低層高，外墻的高度也相應(yīng)降低。

　　(2)外墻的土壓力：地下室層高降低，外墻承受的土壓力也相應(yīng)減少。

　　(3)外墻的水壓力：地下室層高降低，外墻承受的水壓力也相應(yīng)減少

　　(4)外墻的配筋：由于外墻的土壓力和水壓力都減少，外墻的配筋也相應(yīng)減少。

　　(5)外墻的抗?jié)B等級(jí)：地下室層高降低，外墻的高度也相應(yīng)減少，在保持外墻厚度不變的情況，外墻的抗?jié)B等級(jí)也相應(yīng)降低。

　　6、地下室樓梯：

　　地下室層高降低，樓梯梯段數(shù)也相應(yīng)減少，從而節(jié)約鋼筋和混凝土的用量。

　　7、地下車庫坡道：

　　地下車庫層高降低，車道坡長相應(yīng)縮小。增加車位，節(jié)省坡道工程造價(jià)。

　　8、地下室的施工時(shí)降水費(fèi)用降低;基坑周圍建筑不易出現(xiàn)抽水沉降變形裂縫。

　　9、地下室的側(cè)面、頂棚抹灰：

　　10、地下室的豎向構(gòu)件：

　　采用空心樓蓋可降低層高，地下室的柱墻等豎向構(gòu)件高度可減少，當(dāng)保持地下室凈空不變的情況下，空心樓蓋的豎向構(gòu)件的高度與普通樓蓋相比，有明顯的減少。

　　五、功能及運(yùn)營優(yōu)勢(shì)

　　1、節(jié)約工模板，空心樓蓋板底為平的，沒有主次梁，只有暗梁

　　2、施工速度加快：

　　采用空心樓蓋大大縮短工期，提高施工速度約30%，從而減少施工設(shè)備的租賃費(fèi)用和人工費(fèi)用。

　　3、煙感，噴淋減少：

　　由于板底的平整，無需每區(qū)格設(shè)一煙感，可以減少煙感5/6，噴淋減少1/3。

　　4.豎向的水電、風(fēng)管、電梯等構(gòu)件長度的節(jié)約;

　　在保持凈空不變情況下，采用空心樓蓋能大幅降低層高，節(jié)約豎向構(gòu)件

　　5.縮短車道的長度，增加車位使用面積;減少車輛爬坡油耗

　　6.開孔洞方便:空心樓蓋開孔洞較方便，可以隨便打膨脹螺栓，無需彈線定位。

　　7.安裝管道方便：

　　樓蓋內(nèi)管線布設(shè)較為方便，樓蓋下吊掛管件，橋架，風(fēng)管因無凸出梁而無需拐彎和變徑，架設(shè)快捷方便，風(fēng)險(xiǎn)小，節(jié)省造價(jià)。

　　8.減少行車噪音:

　　由于空心樓蓋的空腔作用，能使行車等，撞擊噪音大大減小。

　　9.減少裂縫開展:

　　由于空心板中縱橫密布的暗肋，也是減少裂縫的可靠措施，密實(shí)性能好。

　　10.保溫隔熱效果好:

　　由于空心樓蓋的封閉空腔結(jié)構(gòu)減少了熱量的傳遞，使隔熱、保溫性能得到顯著提高，對(duì)于采用空調(diào)的建筑來說，大大地降低了空調(diào)費(fèi)用，建筑節(jié)能效果顯著。

　　六、空心樓蓋無梁樓蓋與實(shí)心無梁樓蓋的抗震性能比較

　　從構(gòu)造上看，空心樓蓋要求在柱軸線一定范圍內(nèi)設(shè)置實(shí)心暗梁，由于空心部分的等剛度折算厚度較實(shí)際板厚小，其空心無梁樓蓋實(shí)際是帶柔性梁的空心樓蓋，傳統(tǒng)的無梁樓蓋通常具有柱軸線上無梁的特點(diǎn)，柱上板帶鋼筋均勻分布，使得靠近柱部位配筋不足，遠(yuǎn)離柱部位配筋有余，在地震力作用下，柱節(jié)點(diǎn)周邊易出現(xiàn)少筋破壞?？招臉巧w中密布的暗肋，在地震中也起到一定的作用.

　　七、結(jié)語

　　空心樓蓋實(shí)用于大跨度大荷載有比較明顯的綜合經(jīng)濟(jì)性效益。主要用于地下室、人防、圖書館、辦公室、教學(xué)樓、超市、廠房等。云南主要是高烈度區(qū)，由于計(jì)算空心樓蓋的方法較多，對(duì)于在抗震區(qū)主要適用等代框架法。這樣符合工程的實(shí)際情況。扁梁不應(yīng)用于一級(jí)抗震的框架結(jié)構(gòu)但可以用于一級(jí)的框架-剪力墻，剪力墻，筒中筒等結(jié)構(gòu)。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1] 現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程JGJ/T 268-2012[S]

　　[2] 現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋05SG343[S]

　　[3] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010[S]

　　[4] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010[S]

　　[5] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2012[S]

　　[6] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010[S]

　　[7]人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范GB50038-2005[S]

　　[8]建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50223-2008[S]

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