现浇混凝土GBF密肋空心楼盖在地下室工程设计中的应用

梁从兴 许一相

【提要】 本文结合实际工程，对现浇GBF密肋空心楼盖在地下室工程中的应用进行分析，提出了现浇GBF密肋空心楼盖的优点，介绍了现浇GBF密肋空心楼盖的结构设计方法及构造措施。

【关键词】 GBF密肋空心楼盖 地下室 结构设计

一、工程概况

本工程为长沙市某住宅区中的带地下室的多层建筑，地下室功能为车库，是该住宅区配套的附属设施。其中：地下一层，平面尺寸为51.0mx37.5m；地上6层，平面尺寸为45.6mx12.0m，柱网为8.4mx8.4m,地上六层为住宅用房。地上总高为18.05m，地下车库设计中，建设单位为获取得最大的停车使用数量，采用双层停车位，建筑平面如附图一。

二、楼盖体系的合理选择

普通地下室混凝土楼盖结构通常的形式为梁板和实心平板，而本工程地下室要求地下室采用双层停车位，建筑净高不能小于3.65m，但由于受场地限制，汽车坡道又不能过长，地下室的层高受到限制。结构设计为满足大的建筑净空要求，如果采用传统的梁板和实心板结构已不能很好的适应这种需求。为了适应建筑要求，本工程地下室顶采用现浇混凝土GBF密肋空心楼板。

现浇钢筋混凝土空心楼盖是近年来国家建设部推广的应用技术，它填补了传统结构不足，且整体的综合造价有所降低。它将空心高强薄壁管埋入实心板内，并按一定方向排列、现场浇注成型，使原实心平板变成空心板。这样以来不仅减轻了结构自重，节省了混凝土用量；同时也增加了楼层刚度,有效防止楼板裂缝的出现，由于楼盖自重减轻，这样以来框架梁柱的断面及基础就可相应的减小，使有效空间充分利用；另外这种楼盖的隔音、隔热、保温性能均优于实心板；由于楼盖自重降低，使地震力减小，这不仅对基础设计有利，而且对结构抗震更为有利，同时也可降低工程造价，还可加快施工进度。因此本工程设计采用400mm厚现浇混凝土GBF密肋空心楼板。如附图二。

三、现浇GBF密肋空心楼盖的结构设计

本工程采用等代框架法计算，结构设计过程简述如下：

㈠、初步确定几何尺寸。最大板跨7.95X6.00m*m，考虑板顶荷载比较大，板厚比常规荷载情况适当加大，初步确定板厚400mm，高跨比400/7950=1/20，GBF管径280mm，上翼缘60mm，下翼缘60mm，腹板厚50mm。

d=0.75~0.85hd—GBF 管径

a=0.10~0.20h（且≥50）a—上翼缘板厚

b=0.08~0.18h（且≥50）b—下翼缘板厚

t=0.08~0.30h（且≥50） t—腹板厚

空心率:3.14X0.14^2/0.33X0.4=46.6%

折算成空心混凝土厚度:0.4X(1-46.6%)X1.02=0.218m

㈡、求等代梁折算系数

1.顺管方向取330宽为单位（一孔一肋）

既空心板折算成等高度的实心等代梁的折算系数为0.83。另：PKPM结构软件中可直接按“工”梁输入，但其刚度系数比0.83稍低，因为“工”形梁忽略了GBF管与腹板间的圆角部分的刚度。

即折算系数为0.71，综合考虑施工工艺等因素，实取经验值0.75。

2、垂直于管方向：取1060宽为计算单位（顺管腹板对垂直于管方向刚度也有贡献，可由积分法精确求得，估算经验值约为垂直管方向总刚度的4%）。

折算系数实取经验值0.68

㈢、确定等代梁断面。初步估算暗梁宽为1000。顺管方向，柱间板带的折算范围为3.9m，跨中板带3.9m。垂直管方向，柱间板带的折算范围为4.6m，跨中板带4.6m（取平均值）。

1、顺管方向

柱间板带1：[（7.95+5.85）/4-1]x0.75+1=3.034

其他不同跨度类同

跨中板带：7.95/2x0.75=2.981

其他不同跨度类同。

2、垂直管方向

柱间板带：（6/2-1）x0.68+1=2.360

跨中板带：6/2x0.68=2.040

㈣、荷载计算

1 、楼面荷载：

恒载：25×0.218+20×0.02+20×0.02+1.0x18=24.25KN/m2

活荷载: 5.0KN/m2

2 、梁上荷载：输入方式（1）程序自动计算梁自重，与所输入面荷载重复，加反向线荷载与梁自重相消。输入方式（2）程序计算梁自重一项输入零，再人工输入明梁自重。视本工程特点，本工程采用第（1）种荷载输入方式

㈤、建立模型及结构计算。将以上数据输入由中国建筑科学研究院研制的PKPM系列软件进行结构计算。

㈥、结果后处理，配筋求值

柱上板带和跨中板带弯矩分配比例：

截面位置 柱上板带（%） 跨中板带（%）

内跨 支座负弯矩 75 25

跨中正弯矩 55 45

端跨 第一内支座负弯矩 75 25

跨中正弯矩 55 45

边支座负弯矩 90 10

（在总弯矩量不变的条件下，必要时允许将柱上板带负弯矩的10%分配给跨中板带。）

㈦、最终确定构件截面

暗梁截面应满足以下条件

1 、bb≤Zb+3bh

即暗梁宽度≤柱宽+3x暗梁高（或板厚）

2 、bh≥16d

即暗梁高度≥16倍柱主筋直径

3、暗梁主筋净距在70～100之间

4、沿两个主轴方向通过柱截面的板底连续钢筋的总截面面积，应符合下式要求：

AS≥NG / fy

AS----- 板底连续钢筋的总截面面积

NG----- 在该层楼板重力荷载代表值作用下的柱轴压力设计值

fy----- 楼板钢筋的抗拉强度设计值

根据本工程的柱距及荷载情况，以及上述要求，并尽量增加梁有效高度，节约钢筋，可采用T形或矩形扁梁断面，最终确定主梁采用扁梁断面：1000×400（高）。主筋直径Φ25,Φ22等, 箍筋Φ8—100/200（6），可满足以上要求。

4、柱周围应设实心砼柱帽

c=(0.2～0.3)L

=(0.2～0.3)×7950

=1590～2385

最后确定实心砼柱帽尺寸，自梁相交处500X500。

㈧、截面验算。为保证板的抗冲切承载力，应配筋箍筋或弯起钢筋。本结构考虑配置箍筋，且按计算所需的箍筋截面面积庄配置在冲切破坏锥体范围内，且应按相同的箍筋直径和间距向处延伸配置在不小于0.5hO范围内，箍筋为封闭式，并应箍住主筋，直径不应小于6mm，间距不应大于1/3hO。

实配：加密区Φ8-100（6） 自柱边1000（配置于扁梁内）

非加密区Φ8-200（6）配置于加密区以外（通长）

柱根部抗冲切验算：

Fl≤(0.7Bhft+0.15δpc,m)ηumh0

Fl≤(0.7×1.0X1.43+0.15X2.25)×1.0X3600X380

=1831.0KN

Fl=(1.35X24.25+1.3X0.7X5)X7.05X6=1577.3KN

考虑箍筋时：

Fl≤(0.35ft+0.15δpc,m) ηumh0+0.8 fyV ASVU

=1146.3+614.0=1760.3 KN

满足要求。箍筋间距为200处截面验算（略）

四、现浇GBF空心密肋楼盖设计要点与构造措施

1.设计要点：

1）.结构布置原则为：柱与柱、柱与剪力墙间设置框架梁，框架梁围成的板

采用现浇混凝土空心板。

2）.框架梁可根据工程不同情况，分别采用普通框架梁、框架扁梁、在无梁

楼盖中采用暗梁。

3）.主体结构计算时，板厚按空心板实际厚度输入，但需按空心板折算厚度

输入板自重。

4）现浇混凝土空心板可按实际支承情况分别按单向、双向进行配筋计算。

对双向板应按“空间等代虚拟井式梁结构”设计计算。

2. 一般构造要求除符合一般楼板构造要求外还需符合下列要求

1）板厚一般可取为1/30~1/35L，L为板的短向跨度。

2）空心率宜为30%~50%。

3）适用于板跨6~10米（非预应力），10~25米（预应力）

4）管上下及管与管之间混凝土最小厚度（宽度）为50mm

5）每节管的长度宜在1000mm~2000mm，管与管间留50~100mm宽板肋，在板

肋间可配适量钢筋增墙楼板的整体性。

五、参考文献

1. 建筑抗震設计规范（GB50011-2010））

2. 混凝土结构设计规范 （GB50010-2002）

3. 现浇砼圆孔空心板在设计中的应用研究与实践大连市建筑设计院等

2002年3月

4. 中国建筑科学研究院编制的PM.PK系列软件 2010版

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。