現澆混凝土GBF密肋空心樓蓋在地下室工程設計中的應用

梁從興 許一相

【提要】 本文結合實際工程，對現澆GBF密肋空心樓蓋在地下室工程中的應用進行分析，提出了現澆GBF密肋空心樓蓋的優點，介紹了現澆GBF密肋空心樓蓋的結構設計方法及構造措施。

【關鍵詞】 GBF密肋空心樓蓋 地下室 結構設計

一、工程概況

本工程為長沙市某住宅區中的帶地下室的多層建筑，地下室功能為車庫，是該住宅區配套的附屬設施。其中：地下一層，平面尺寸為51.0mx37.5m；地上6層，平面尺寸為45.6mx12.0m，柱網為8.4mx8.4m,地上六層為住宅用房。地上總高為18.05m，地下車庫設計中，建設單位為獲取得最大的停車使用數量，采用雙層停車位，建筑平面如附圖一。

二、樓蓋體系的合理選擇

普通地下室混凝土樓蓋結構通常的形式為梁板和實心平板，而本工程地下室要求地下室采用雙層停車位，建筑凈高不能小于3.65m，但由于受場地限制，汽車坡道又不能過長，地下室的層高受到限制。結構設計為滿足大的建筑凈空要求，如果采用傳統的梁板和實心板結構已不能很好的適應這種需求。為了適應建筑要求，本工程地下室頂采用現澆混凝土GBF密肋空心樓板。

現澆鋼筋混凝土空心樓蓋是近年來國家建設部推廣的應用技術，它填補了傳統結構不足，且整體的綜合造價有所降低。它將空心高強薄壁管埋入實心板內，并按一定方向排列、現場澆注成型，使原實心平板變成空心板。這樣以來不僅減輕了結構自重，節省了混凝土用量；同時也增加了樓層剛度,有效防止樓板裂縫的出現，由于樓蓋自重減輕，這樣以來框架梁柱的斷面及基礎就可相應的減小，使有效空間充分利用；另外這種樓蓋的隔音、隔熱、保溫性能均優于實心板；由于樓蓋自重降低，使地震力減小，這不僅對基礎設計有利，而且對結構抗震更為有利，同時也可降低工程造價，還可加快施工進度。因此本工程設計采用400mm厚現澆混凝土GBF密肋空心樓板。如附圖二。

三、現澆GBF密肋空心樓蓋的結構設計

本工程采用等代框架法計算，結構設計過程簡述如下：

㈠、初步確定幾何尺寸。最大板跨7.95X6.00m*m，考慮板頂荷載比較大，板厚比常規荷載情況適當加大，初步確定板厚400mm，高跨比400/7950=1/20，GBF管徑280mm，上翼緣60mm，下翼緣60mm，腹板厚50mm。

d=0.75~0.85hd—GBF 管徑

a=0.10~0.20h（且≥50）a—上翼緣板厚

b=0.08~0.18h（且≥50）b—下翼緣板厚

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、求等代梁折算系數

1.順管方向取330寬為單位（一孔一肋）

既空心板折算成等高度的實心等代梁的折算系數為0.83。另：PKPM結構軟件中可直接按“工”梁輸入，但其剛度系數比0.83稍低，因為“工”形梁忽略了GBF管與腹板間的圓角部分的剛度。

即折算系數為0.71，綜合考慮施工工藝等因素，實取經驗值0.75。

2、垂直于管方向：取1060寬為計算單位（順管腹板對垂直于管方向剛度也有貢獻，可由積分法精確求得，估算經驗值約為垂直管方向總剛度的4%）。

折算系數實取經驗值0.68

㈢、確定等代梁斷面。初步估算暗梁寬為1000。順管方向，柱間板帶的折算范圍為3.9m，跨中板帶3.9m。垂直管方向，柱間板帶的折算范圍為4.6m，跨中板帶4.6m（取平均值）。

1、順管方向

柱間板帶1：[（7.95+5.85）/4-1]x0.75+1=3.034

其他不同跨度類同

跨中板帶：7.95/2x0.75=2.981

其他不同跨度類同。

2、垂直管方向

柱間板帶：（6/2-1）x0.68+1=2.360

跨中板帶：6/2x0.68=2.040

㈣、荷載計算

1 、樓面荷載：

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

活荷載: 5.0KN/m2

2 、梁上荷載：輸入方式（1）程序自動計算梁自重，與所輸入面荷載重復，加反向線荷載與梁自重相消。輸入方式（2）程序計算梁自重一項輸入零，再人工輸入明梁自重。視本工程特點，本工程采用第（1）種荷載輸入方式

㈤、建立模型及結構計算。將以上數據輸入由中國建筑科學研究院研制的PKPM系列軟件進行結構計算。

㈥、結果后處理，配筋求值

柱上板帶和跨中板帶彎矩分配比例：

截面位置 柱上板帶（%） 跨中板帶（%）

內跨 支座負彎矩 75 25

跨中正彎矩 55 45

端跨 第一內支座負彎矩 75 25

跨中正彎矩 55 45

邊支座負彎矩 90 10

（在總彎矩量不變的條件下，必要時允許將柱上板帶負彎矩的10%分配給跨中板帶。）

㈦、最終確定構件截面

暗梁截面應滿足以下條件

1 、bb≤Zb+3bh

即暗梁寬度≤柱寬+3x暗梁高（或板厚）

2 、bh≥16d

即暗梁高度≥16倍柱主筋直徑

3、暗梁主筋凈距在70～100之間

4、沿兩個主軸方向通過柱截面的板底連續鋼筋的總截面面積，應符合下式要求：

AS≥NG / fy

AS----- 板底連續鋼筋的總截面面積

NG----- 在該層樓板重力荷載代表值作用下的柱軸壓力設計值

fy----- 樓板鋼筋的抗拉強度設計值

根據本工程的柱距及荷載情況，以及上述要求，并盡量增加梁有效高度，節約鋼筋，可采用T形或矩形扁梁斷面，最終確定主梁采用扁梁斷面：1000×400（高）。主筋直徑Φ25,Φ22等, 箍筋Φ8—100/200（6），可滿足以上要求。

4、柱周圍應設實心砼柱帽

c=(0.2～0.3)L

=(0.2～0.3)×7950

=1590～2385

最后確定實心砼柱帽尺寸，自梁相交處500X500。

㈧、截面驗算。為保證板的抗沖切承載力，應配筋箍筋或彎起鋼筋。本結構考慮配置箍筋，且按計算所需的箍筋截面面積莊配置在沖切破壞錐體范圍內，且應按相同的箍筋直徑和間距向處延伸配置在不小于0.5hO范圍內，箍筋為封閉式，并應箍住主筋，直徑不應小于6mm，間距不應大于1/3hO。

實配：加密區Φ8-100（6） 自柱邊1000（配置于扁梁內）

非加密區Φ8-200（6）配置于加密區以外（通長）

柱根部抗沖切驗算：

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

考慮箍筋時：

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

=1146.3+614.0=1760.3 KN

滿足要求。箍筋間距為200處截面驗算（略）

四、現澆GBF空心密肋樓蓋設計要點與構造措施

1.設計要點：

1）.結構布置原則為：柱與柱、柱與剪力墻間設置框架梁，框架梁圍成的板

采用現澆混凝土空心板。

2）.框架梁可根據工程不同情況，分別采用普通框架梁、框架扁梁、在無梁

樓蓋中采用暗梁。

3）.主體結構計算時，板厚按空心板實際厚度輸入，但需按空心板折算厚度

輸入板自重。

4）現澆混凝土空心板可按實際支承情況分別按單向、雙向進行配筋計算。

對雙向板應按“空間等代虛擬井式梁結構”設計計算。

2. 一般構造要求除符合一般樓板構造要求外還需符合下列要求

1）板厚一般可取為1/30~1/35L，L為板的短向跨度。

2）空心率宜為30%~50%。

3）適用于板跨6~10米（非預應力），10~25米（預應力）

4）管上下及管與管之間混凝土最小厚度（寬度）為50mm

5）每節管的長度宜在1000mm~2000mm，管與管間留50~100mm寬板肋，在板

肋間可配適量鋼筋增墻樓板的整體性。

五、參考文獻

1. 建筑抗震設計規范（GB50011-2010））

2. 混凝土結構設計規范 （GB50010-2002）

3. 現澆砼圓孔空心板在設計中的應用研究與實踐大連市建筑設計院等

2002年3月

4. 中國建筑科學研究院編制的PM.PK系列軟件 2010版

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。