谈现浇钢筋空心楼盖的计算方法

胡 嘉

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

谈现浇钢筋空心楼盖的计算方法

胡 嘉

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

介绍了现浇空心楼盖体系的技术原理与优点，对拟梁法、拟板法、直接设计法、等代框架法四种现浇空心楼盖的计算方法进行了分析，阐明了各种计算方法的适用范围及应用要求，为其他工程应用中的分析计算提供参考。

现浇空心楼盖，计算，混凝土楼板，结构

0 引言

近些年，随着经济及技术水平的发展，各地如雨后春笋般出现许多大跨度体育馆、停车场、超市等，传统的楼盖体系(无梁楼盖，井字梁等)已经不能满足实际工程的需要，现浇钢筋混凝土空心楼盖的出现，弥补了这一行业的空白，使许多大跨度结构成为现实。

1 现浇空心楼盖简介

现浇空心楼盖体系是继无梁楼盖体系、井字密肋楼盖体系之后又一种新型楼盖体系，是我国近几年才出现的一种新型楼盖体系，其主要技术原理是：在原有传统实心平板楼盖体系内部预先设置一定的内模(例如箱体、筒芯)后再浇筑钢筋混凝土而形成的一种新型楼盖[1]。由于内藏箱体式空腔，比传统梁板体系具有保温隔声好、自重轻，同时现浇空心楼盖体系不仅具有能提供灵活的使用空间、增加楼板刚度、缩短施工工期、降低结构造价等优点，而且能适应当前大开间、大空间、大柱网的多高层大跨度建筑的需要，其经济技术综合指标比其他类型的楼盖体系(井字梁等)有明显的提高，有着广泛的运用前景。现如今，现浇空心楼盖体系已广泛运用在时间工程项目中，并且取得巨大的社会经济效益。作为结构设计师，根据空心楼盖受力性能选择合适的计算分析方法[2，3]对楼盖进行分析设计是我们的首要工作。

2 现浇空心楼盖计算方法

2.1 拟梁法

拟梁法是指将现浇钢筋空心楼板合理简化成等刚度的两个方向梁进行分析设计，包括单向设计法和双向设计法两种方法。

2.1.1 单向设计法

空心楼盖最开始使用的主要是含筒芯的空腔形式，而芯模的安放方式非常单一，与预制楼板一样呈现规则的单向排列方式，设计方法类似于单向板。这样设计，只考虑一个主要方向受力，忽略了另一方向的受力，因此对空心楼板计算是安全的，由于当时计算理论方法还不够成熟和完善，结构分析人员一般采用单向设计法，即对平行于芯模方向的拟梁进行受力分析，得到弯矩进行配筋计算，而平行筒芯的方向按照规范构造要求和最小配筋率进行配筋设计。显然，单向设计配筋偏大，造成整体造价提高。

2.1.2 双向设计法

随着技术水平的提高，对现浇混凝土空心楼盖分析研究的日益深化，设计人员提出采用更为先进的双向设计法。所谓双向设计法就是把包含筒芯的混凝土空心楼盖合理简化为双向计算模型，即平行于孔径方向的截面简化为等刚度的工字形截面，而垂直于孔径方向的截面简化为等刚度二字截面，然后按照前面简化后的模型形式对两个不同方向的截面进行分析计算，得到合理的配筋结果。空心楼盖体系的双向设计法比原有单向设计法对结构原型的合理设计分析更适用，并且使该体系在两个不同方向上配筋更加合理，受力更加明确，结构配筋率大大降低。目前，现行设计中，双向设计法还是被普遍应用在现浇空心楼盖的计算分析上的。

2.2 拟板法

所谓拟板法就是将混凝土空心楼盖合理简化成各向等效的异性实心混凝土楼板，然后采用传统实心板壳理论对混凝土空心楼盖进行计算分析和结构设计，得到合理正确的受力特性。实际工程应用中，对混凝土空心楼盖受力性能的计算分析，我们可以采用薄板(薄壳)小挠度变形的理论去实行。

计算混凝土空心楼盖前，必须对小挠度变形薄板理论作以下假定：

1)忽略薄板中在垂直面方向上产生的应变。

2)忽略薄板在中面内的点在平行中面方向上的位移。

3)忽略薄板垂直中面方向的法应力对薄板产生的挠度变形。

通俗的说，拟板法就是把现浇混凝土楼盖合理简化为两个不同方向的等效实心混凝土楼板，简化原理必须要保证在两个不同方向上截面抗剪刚度和抗弯刚度与原有实际楼盖体系相同，即平等刚度原则。在满足这些条件的前提下，可以对混凝土空心楼盖的各种受力性能采用拟板法进行分析设计。

2.3 直接设计法

直接设计法往往应用于无梁楼盖，即柱(包含柱帽)支承板的楼盖体系结构中，该方法把楼盖体系两个不同方向受到的静力弯矩在空心楼盖的控制截面处按照求得弯矩分配系数直接进行内力分配，求得各个不同方向的弯矩值，然后进行配筋计算分析，有时也被叫做弯矩系数法，该方法也是在线弹性小变形理论的基础上进行分析设计的。

在实际工程应用中，直接计算法需要满足以下几个条件：

1)楼盖体系必须满足每个方向至少有三个连续跨。

2)楼盖体系需要满足在同一个方向相邻跨度之间的跨度差小于较长跨度的1/3。

3)楼盖体系的区格应为方形，同时每个区格板中，长边与短边之比不大于2。

4)楼盖体系任一个方向上，支撑柱偏离整体柱中心线的距离不大于该方向跨度的1/10。

5)楼盖体系应在两个不同方向分别分析计算，同时考虑全部的竖向荷载在两个方向的作用。

6)楼盖体系承受的可变荷载与永久荷载的比值不大于2。

从上面六条可以得出，该设计方法的理论清晰、概念明确，同时满足基本的板壳理论原理。在实际工程设计中，先将混凝土空心楼盖结构在纵横两个不同方向划分为柱上板带和跨中板带两部分，而柱上板带是整体支撑柱中心轴线两侧各自板跨宽度为1/4的跨度，跨中板带是板跨中剩余的1/2的板带宽度，采用传统无梁楼盖的相关规定对空心楼盖进行内力分析计算并分配，计算得到合理的配筋值。

2.4 等代框架法

在支承柱支撑筒芯的现浇钢筋混凝土空心楼盖中，也可以采用等代框架法进行计算配筋设计，等代框架法也是把楼盖体系划分为两个纵横不同方向的柱上板带和跨中板带跨度，划分完板带跨度后，分别求出不同方向的，即垂直于筒芯方向和沿筒芯方向的截面刚度折算系数，然后再进行设计分析。具体方法是把柱上板带折算成等厚度的矩形截面，按框架主梁输入模型中，将实际楼板的柱上板带的翼缘部分和跨中的板带分别按等刚度原则进行等效折算，最后折算得到等厚度的矩形截面，然后将折算后的跨中板带截面部分按次梁输入模型中，最后对整个结构体系进行配筋计算。计算得到的框架梁的配筋量即为柱上板带部分的实际配筋，其中该配筋量70%的钢筋是分配布置在柱上板带中间的暗梁内，而其余的则均匀的布置在整个柱上板带范围内，但是不应该小于跨中板带的配筋；计算分析得到的模型中次梁的配筋即为实际跨中板带的配筋值，并且是均匀的布置在跨中板带宽度范围内。

等代框架梁方法中的截面是空心筒与实心楼板的结合，根据规范构造要求板顶到筒芯孔的顶部最小间距不小于40 mm，而板底到筒芯的底部间距不小于50 mm，这样来保证钢筋有足够的保护层厚度。因此板的中心线与孔洞的中心线之间的距离也就10 mm左右，由于距离很小，在计算时按无偏心计算时得到的结构误差很小。所以我们简化计算时就取对板中心线的截面惯性矩。

3 结语

本文总结归纳现浇空心楼盖的几种计算方法及其使用注意的问题。通过对其简化，实际使用中更为简单方便，结果更加合理，降低结构总的造价，为以后其他实际工程中对空心楼盖体系的使用提供参考。

[1] 韩 亮.现浇空心楼盖的结构性能分析[D].太原：太原理工大学，2013.

[2] JGJ/T 268—2012,现浇混凝土空心楼盖技术规程[S].

[3] 05SG343，现浇混凝土空心楼盖[S].

Discussion on the calculation method of cast-in-situ RC hollow slab

Hu Jia

(ShanxiArchitecturalandDesignResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

This paper introduced the technical principles and advantages of cast-in-situ concrete hollow floor system, analyzed the calculation methods of pseudo beams method, pseudo plate method, direct design method, equivalent frame method four kinds of cast-in-situ concrete hollow floor, cleared the application range and application requirements of various calculation methods, provided reference for the analysis and calculation in other engineering application.

cast-in-situ hollow slab, calculation, concrete floor, structure

2015-02-10

胡 嘉(1984- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)12-0048-02

TU311.4

A