关于空腹楼板在建筑结构设计中的应用探讨

2018-12-27苏丽亲

山西建筑 2018年34期

苏丽亲

(山西中方森特建筑工程设计研究院,山西太原 030002)

近年来，现代化城市建设面貌日新月异，建筑工程事业的发展取得了前所未有的突破，与此同时空腹楼板的应用技术逐步得到完善。在框架梁大板结构体系中应用空腹楼板，可以节省次梁体构造，减小集中力对框架梁的荷载作用，进而改善整体受力状态，加强建筑整体安全稳定性。

1 简述空腹楼板的优势特征

空腹楼板是目前国内较为常见的建筑结构形式，如图1所示，基于其结构构件具有如下几方面优势特征，在建筑工程领域被大力推崇和应用。

1.1 结构抗弯承载力条件

从某种角度来说，楼板是一种受弯控制部件，其抗弯承载力与横截面高度有直接的关联。具体来说，抗弯承载力与横截面高度呈正比例关系。通常来说，空腹楼板建筑工程中使用的混凝土的空心率高达60%。这充分说明在楼板搭建过程中，采用同等质量的混凝土体，空腹楼板的高度要远远超过普通楼板，加大了空间的利用率。经过专业测算可知，空腹楼板的抗弯承载力系数比普通楼板大9倍之多，也正因如此，建筑工程设计人员可以在保证结构承载力达到标准要求的前提下，减小钢材的使用量，节约经济成本。

1.2 结构的荷载力传递路线

在传统建筑结构设计理念下，梁板需要将楼面所承受的荷载

力依次传递给框架结构的主梁和次梁，并依靠建筑支柱承担整个结构的受力。而在空腹楼板结构体系中，楼面的荷载力传递省略了主梁和次梁，可直接传递给支柱，或经由框架传递到支柱，以此在保证建筑结构安全稳定的基础上，增大建筑材料的使用率，节约成本。

1.3 结构各界面基本受力情况

相比之下，空腹楼板的翼缘结构具有一定的特殊性，其性能发挥使得整体界面受力条件明显优于普通楼板。在空腹楼板的实际应用环节，其可以实现整个板面的均衡受力，减小压力系数，加强建筑结构的安全稳定性。

2 在建筑结构设计领域应用空腹楼板的具体细节

2.1 简述主梁—大板结构布置形式的优劣性

主梁—大板结构主要有单跨板和连续跨板两种形式。在应用单跨板形式进行结构设计时，要合理应用密肋截面，提高结构利用率，进而控制资金的消耗，节约经济成本。同时，结构的简化也有利于减轻自身重量，充分发挥主梁—大板结构的优势性能。如果主梁—大板结构为连续板形式，在结构设计过程中，需要应用箱型截面。将模板与截面进行紧密连接，并在支座两边合理的位置设置面积系数符合实际要求的箱型截面，以优化支座的抗弯水平，且在支座两侧的单板上，利用密肋截面承载结构的弯矩应力，在减轻自重的基础上，充分发挥截面的性能，使施工单位获得经济效益与社会效益的最大化。

2.2 无梁板结构设计形式

在无梁板结构中应用空腹楼板，如图2所示，如果柱网面积较小，截面荷载水平低，需要确保截面形式为密肋截面，相反的，一旦柱网面积超过一定标准，且截面荷载水平较高，则应尽可能选择箱型截面形式。在设计无梁板结构的过程中，应当结合实际需求，将两种结构形式搭配结合，在柱顶板块上设置箱型截面，在中间部分设置密肋截面，并且合理控制柱间距，调整内力条件，确认钢筋量的配比量。

3 各类结构内力分化情况分析

3.1 主梁大板结构内力分布情况简介

一般情况下，在设计主梁体结构的过程中，需要全面掌握主梁大板结构的内应力分布情况，了解梁板结构的实际构造特征，并合理利用现代专业设计软件分析内力水平。在此过程中，需要格外注意的是，要保证空腹楼板的厚度标准达到要求，相比之下，空腹楼板的厚度超过实心楼板的2倍之多。这在一定程度上，也提高了梁体的刚度标准。基于此，要想切实保证空腹楼板的承载负荷力，应当适当加宽翼体结构，并提升楼板截面的惯性指标。在结构设计环节，通常要将框架梁的刚度条件提升至少2倍，并借助专业设计软件，确保楼板内应力的合理分化。

除此之外，还需在准确计算钢板厚度的基础上，确保楼板内力均衡分化，并按照支撑条件提高计算的准确性。在实际应用中，采取这样的计算方式不仅可以简化流程，提高施工效率，还能够从根本上加强方案的可行性。这里同样需要格外引起重视的是，如果板的支座处及跨中，在负弯矩或正弯矩作用下发生不同部位且程度不同的开裂，应当在支座中性面及跨中之间产生约为板截面高度1/3的拱度，但基于支座的约束力，整块板会在平面内产生一定的水平推力，在该推力与拱度的协同作用下，减小各截面的弯矩标准。当然，此弯矩变化范围依板体边界条件而定，对四周与梁整体连接的板，其中间跨的跨中及支座弯矩可减少20%。对于双向板的边跨跨中弯矩及第二支座的负弯矩，当垂直于楼板边缘方向的跨度小于1.5时，可减少20%，当1.5<垂直于楼板边缘方向的跨度<2时，沿楼板边缘方向的跨度可减少10%。这里需要着重阐述的是，上述各项数据核算结构都是针对于实心薄板来说的，而对于空腹板结构，其截面高度应当是实心薄板的2倍～5倍，跨度系数约为1.5倍，由此可见，拱度与水平推力呈反比例关系，拱度越大，水平推力则越小，该特性可显著缓解边界的约束条件。

3.2 无梁楼盖结构内力计算方式

在分析无梁板盖结构的内力条件时，可采取如下两种方式：等代框架法和经验系数法。这两种计算方法在实际应用中各有利弊。比如，经验系数法可以计算垂直荷载内力，而无法计算水平方向的荷载内力。但等代框架法则可以同时测算水平及垂直方

向的两种荷载内力。需要引起注意的是，在应用等代框架法的过程中，要按照垂直与水平方向的单向荷载传递规律，核算准确的垂直荷载力数值，并且利用等代框架梁宽度运算方式单独确定水平荷载力，进而实现与垂直荷载内力的叠加运算。

4 不同截面的配筋构造形式

4.1 有梁板结构的配筋方式

在对梁板结构的板面配置负筋时，要按照如下两种策略进行：其一，采取与实心梁板结构相同的策略，按照每延米标准在面板内优化配置；其二，按每肋配置标准布置在密肋截面上。在配置过程中，要求负筋插入板面的深度与实心板结构相同，一般会将深度控制为板块短跨的1/4;其三，对于T型密肋板来说，由于密肋结构宽度有限，通常会在肋底配置一根独立钢筋作为支撑。针对“工”型密肋板，要求下翼缘宽度控制在150～190范围内，通常需要配置至少三根以上，五根以下的钢筋。一般来说，板底钢筋的配比方式主要包括如下两种：1)采取与实心板结构相同的底板配筋方式和规格；2)按每肋配置在密肋内。