某现浇大跨度空心板楼盖设计应用探讨

高 彩 霞

(太原市建筑设计研究院，山西 太原 030002)

1 楼盖结构选型

某会所工程顶层为多功能会议中心，局部要求24.3 m×18 m的大空间，层高6.6 m，要求建筑装修与结构屋面构件总高度不得大于1 m。

根据各形式楼盖结构的受力特性，结合具体情况，依据跨度、荷载、适用范围、净高要求等进行方案比选。方案1：井字梁结构楼盖，梁高取值约为0.9 m～1.2 m。方案2：钢结构网架屋面，估算高度取0.9 m～1.2 m，屋面为轻型彩钢板+保温。方案3：单向钢梁+轻型屋面，钢梁高度常取0.9 m～1.4 m。方案4：现浇空心板楼盖结构形式，板厚可取600 mm(L0/30)。

经分析比较，第1～3方案均不能满足建筑净高的要求，第2,3方案不能达到上人屋面的要求，确定采用第4方案，该结构可满足建筑净高要求，综合总价也相对较低。

结构布置见图1。

2 现浇双向空心楼板的设计与计算

2.1 设计荷载

恒荷载4 kN/m2,活荷载2 kN/m2。

2.2 截面参数选取确定

板长24.3 m，宽18 m，长宽比1.35，可按照双向板要求进行设计。由于楼板跨度较大，截面高度选取一般由强度与挠度控制。中部空心板厚600 mm，周边实心板厚700 mm；该空心板受力机理基本等同于实心板。板厚较大时，周边梁柱支承构件多数达不到如普通楼板计算假定的完全固结边界，设计建议板周边约束梁宽不宜小于400 mm，梁高不宜小于2倍板厚。

鉴于多因素分析，大跨度双向板的弯矩取值宜借助有限元软件进行整体建模分析提取内力，分析时板应按照弹性板计算假定，板面荷载传递应采用有限元方式，这样能够真实考虑周边梁柱约束的刚度，且可复核大板对支承柱的影响，避免不安全的隐患。建模时为方便计算，空心板厚宜按照抗弯刚度相等原则折算为实心板厚，但应注意自重的取值；或采用规范方法折算板材料弹性模量的等厚度实心板。经计算分析后，便可在分析结果中提取相关内力，复核配筋与挠度。

2.3 内力与配筋计算

1)根据截面选取，空心板厚为600 mm；上下翼缘板厚为100 mm；内置填充箱为700 mm×700 mm×400 mm,如图1b)所示。

2)计算原则确定。

板厚600 mm，空心区域双向肋宽与间距均相同，板肋间距950 mm，小于2倍板厚，上下翼缘板厚均为100 mm，可视为各向同性的楼板，可满足规范规定的拟板法计算条件。由于该工程仅为单跨度厚板(长向两端为普通楼板)，不能满足规范经验系数法的适用条件(连续板跨)。板内力计算通过整体有限元建模分析，考虑空间的周边构件的实际抗扭刚度确定板在给定荷载下的内力。

3)等效荷载及折算刚度。

空心板计算单元可简化为工字形截面(如图1b)所示)，计算单元的截面惯性距I=1.337×1010mm4,折算成相同抗弯刚度的实心板厚h=553 mm，按相同刚度折算板厚计算时，需考虑将容重改为18 kN/m3(该空心板抵抗弯距的作用与同样尺寸的实心板截面基本相同，下降约8%；相同自重折算厚度h=383 mm，自重减轻35%)。

4)有限元内力分析与截面复核计算有限元分析中假定弹性板设置，考虑真实支承梁柱面外约束。计算分析内力介于四边简支与固定范围间，手工计算时无适用的表格。

参考《地基规范》基础底板抗冲切承载力、受剪切承载力计算公式：

实心区域楼板抗冲切承载力[V]=53 268 kN≥Fl=7 462 kN，满足规范要求；

空心区域楼板抗冲切承载力(仅考虑肋梁抗冲切)[V]=10 745 kN≥Fl=6 670 kN，满足规范要求。

斜截面受剪承载力取不利段的空心区(抗剪仅考虑肋梁、未考虑箍筋及楼板)为例：

[Vs]=2 828 kN≥Vs=2 046 kN，满足规范要求。

实心区及边梁抗扭计算，抗扭刚度Wt=1.978 mm3×108mm3。篇幅限制，抗扭配筋等计算从略。

挠度变形计算：考虑空心效应与荷载长期作用影响的刚度，最大挠度值可减去起拱值。经计算最终挠度值为l0/474≤l0/300，满足规范的限值。

3 构造措施与设计注意事项

1)超大跨度板设计时，根据受力特性要求，设计时需将周边设置较大刚度的梁与一定宽度的实心板区(宽度不宜小于1.5倍板厚)，加强角部的配筋及实心范围；提高梁对板的扭转约束，板面有高差时应设斜坡段平缓过渡，避免应力集中。

2)板跨度较大时，构造肋梁的宽度不宜小于200 mm，并配置构造箍筋，荷载较大的空心区肋梁端部箍筋可适当加密，增加抗剪承载力。上下翼缘板钢筋宜双向贯通设置。

3)配筋时跨中区域宜适当乘以增大系数，增加纵筋减小挠度与裂缝。支承边柱配筋应根据计算调整配筋。

4)等效为实心板设计时，空心板肋梁间距宜小于2倍板厚，上下翼缘的板厚不宜小于70 mm，双向刚度宜相同或相差较小。

5)板四周不应开洞，避免局部扭转效应过大以及应力集中。

4 经济效益分析

1)降低层高，减小楼盖结构高度，增加建筑净高，较常规结构减小约100 mm～300 mm，降低楼层土建综合造价约1.5%～2%。混凝土用量增加，但综合成本有所下降。

2)无柱网空间布局分隔灵活，容易满足建筑功能要求。

3)减少吊顶装修，方便施工，节约模板，并可缩短施工周期。

4)全部为普通混凝土结构，使用期间维护成本较低。

5 结语

现浇混凝土空心楼盖适用于大跨度、大荷载的楼屋面结构，跨度较大时也可采用预应力的空心板形式；该结构可提供开阔、平整、分隔灵活的大空间，有效提高了建筑品质，降低结构高度，节约成本与能耗，是一种值得推广的新技术；同时随着空心楼盖技术的发展与完善，也会有更广泛的应用。

本工程施工已完成实测变形小于计算值，使用情况良好。

参考文献：

[1] JGJ/T 268—2012,现浇混凝土空心楼盖技术规程[S].

[2] GB 50010—2010,混凝土土结构设计规范[S].

[3] GB 50011—2008,建筑抗震设计规范[S].

[4] 赵晋东.现浇混凝土蜂窝式空心双向板楼盖在工程中的应用[J].图书情报导刊，2006，16(15)：277-278.