現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設計在民用建筑中的應用探討

【摘 要】現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)因為其自重輕并且剛度良好等優(yōu)點被廣范圍運用，本文就將談談現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設計在民用建筑中的應用。

【關(guān)鍵字】現(xiàn)澆；混凝土；空心樓蓋；民用建筑

1、前言

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)是近幾年來在普通梁板、密助樓板、無黏結(jié)預應力樓蓋之后出現(xiàn)的較為新穎的技術(shù)[1]，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)是在實心樓蓋的基礎之上在內(nèi)部按照規(guī)則放置一定數(shù)量的高強薄壁管，利用高強薄壁管取代一部分的混凝土，可以減少混凝土的使用量，讓結(jié)構(gòu)更輕。

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)施工是一種新型施工工藝，該工藝的優(yōu)點多，并且已經(jīng)在全國范圍內(nèi)得到迅速推廣，目前在我國已經(jīng)用于各種民用建筑之中，例如辦公樓、圖書館等，因此了解現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設計在民用建筑中的應用能夠有利于其探索和進一步發(fā)展。

2、現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設計優(yōu)點

（1）無梁辦的鋼筋混凝土定額單價僅僅是有梁板的80%，鋼筋混凝土單價的降低導致能夠直接降低成本，同時樓板鋼筋混凝土的總重量也比原先有所降低。降低了樓板的自重使得樓板的支撐結(jié)構(gòu)也相對減少，構(gòu)件的截面也可相對地減少，減少配筋，且可以降低層高，提高凈空高度，節(jié)約了豎向構(gòu)件費用，還可利用每層梁占領高度增加樓層。現(xiàn)澆空心混凝土無梁結(jié)構(gòu)體系，依跨度和荷載不同，讓建筑的總造價低了5～20%。

（2）現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設計能夠適用于許多建筑和范圍，無論是跨度多大或是荷載多種的建筑都可以使用此設計，尤其適合跨度大、大荷載和擁有大空間的高層建筑[2]。

（3）鋼筋混凝土的造價比傳統(tǒng)樓板的造價要低，模板損耗也降低了50%，因此很大程度上節(jié)省了相關(guān)費用。

（4）隔斷靈活一定程度上改善了使用功能，讓樓面能夠靈活布置，可以無須受到傳統(tǒng)承重墻的束縛。

（5）因樓板沒有梁和柱帽，因此房間不需要安裝吊頂，也就節(jié)省了裝飾費用以及后期的更換。

（6）使用此設計大大地消除了消防隱患，因為避免了使用沒有經(jīng)過防火處理的裝修裝飾材料，消除了因它們而產(chǎn)生的消防隱患。

（7）因每層樓能夠降低約0.4m的建筑梁高，有利于提高凈空高度，這樣便能夠利于水平管線和空調(diào)管道等的安裝。

（8）使用空心樓蓋設計能夠大大降低樓板和建筑的自重，便大大提高了建筑基礎承載的安全性。

（9）現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設計施工比傳統(tǒng)樓蓋設計要快，縮短了工期，節(jié)約了施工成本。

（10）空心樓蓋設計的隔音效果更好。因為其封閉的空腔結(jié)構(gòu)可以有效地減少噪音的傳遞，因此就大大避免了因為上下樓層的撞擊而產(chǎn)生的干擾。民用建筑的噪音干擾問題能夠在一定程度上得到解決，讓用戶更滿意。

3、現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設計原則、計算方法

3.1設計原則

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋是一種新型的結(jié)構(gòu)，因此在設計時應當遵循以下設計原則：柱與柱、柱與剪力墻之間應設置有主梁，梁所圍成的板應采用現(xiàn)澆混凝土空心板，它的主梁多為暗梁，梁高與空心板厚度相同，因此空心板可以按照單向或是雙向受力進行內(nèi)力配筋計算。

3.2計算方法

“技術(shù)規(guī)程”中提出混凝土空心樓蓋板每米應當設置有等代虛擬次梁[3]，設計主梁則要按照實際截面輸入的方法來進行，讓設計盡可能地更具體。實際截面輸入方法比等代框架梁方法更精確，能夠較好地解決框架梁撓度問題還有裂縫寬度計算不準確的困擾，并且也符合混凝土規(guī)范。計算時只需要讓設計人員把等代次梁輸入到PKPM程序內(nèi)，通過進行空間分析的計算結(jié)果來配筋，程序的可操作性得到了一定程度地提高。

4、實例

4.1工程概況

本工程是一個辦公樓，是某廠的配套辦公。辦公樓的框架為剪力墻結(jié)構(gòu)、地下1層、地上10層，建筑高度約為35m，總面積為13000m2。停車場和設備間設置在地下一層，樓層高度約為4.2m，地上1-2層是商業(yè)用房，3-10層是辦公場所。為了獲得最大的使用面積，建筑層高最好不超過3.3m，結(jié)構(gòu)設計為滿足大的建筑凈空要求，而1、2層的綜合用房要求使柱網(wǎng)尺寸為7.8 m×9.9 m。本工程采用了現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設計目的就是要滿足業(yè)主對建筑樓層樹立和建筑使用功能的要求，并且能夠讓建筑的使用空間符合大空間辦公場所要求。

4.2設計要求及構(gòu)造要求

該工程的分別有7.8mx9.9m和7.8mx7.5m兩種尺寸的板格，因考慮到施工的便利性，而且板格跨度相差小，因此沿著7.8m跨方向進行布管，空心樓蓋厚度為270mm，大約是跨度的1/29，筒芯的直徑為150mm，基本管長為1m。筒芯上、下混凝土厚度均為60mm，管列之間肋距為50mm。沿管長方向肋距為100mm。依據(jù)《GRF薄壁空心管現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓（屋）蓋技術(shù)規(guī)程》，空心樓蓋計算如下：

（1）空心樓板的折算厚度：

H'=[b1h-（1/4）πd2）/b1=[200*270-（1/4）*3.14*1502]/200=182mm

（2）空心率：m=（270-182）/270=32.5%

（3）空心樓板板面荷載：

恒載g=0.182*25（自重）+1.4（粉刷）+0.5（芯管重）=6.45kN/m2

活載q=2.0（辦公活載）+1.0（考慮分隔）=3.0kN/m2

以此荷載代入整體計算，由線彈性分析得出空心樓蓋的彎矩設計值M。

4.3設計要點

（1）設計結(jié)構(gòu)時采用現(xiàn)澆混凝土空心板作為柱與柱、柱與剪力墻間的框架梁圍成的板。

（2）框架梁有普通框架梁與框架扁梁兩種，暗梁一般用于無梁樓蓋。

（3）在對房屋的主體結(jié)構(gòu)進行計算時要將板厚按照空心板的實際厚度來輸入，但是需要按照空心板的折算厚度輸入板的自重。

（4）在配筋計算時要按照實際支承情況來選擇單向或者是雙向，空間等代虛擬井式梁結(jié)構(gòu)用于雙向板計算。

4.4注意事項

（1）構(gòu)造要求60%的扁梁鋼筋要伸入柱內(nèi)，因此規(guī)程約束了扁梁寬度。在設計結(jié)構(gòu)方案時應當結(jié)合扁梁的寬度，將截面高度適當增大來滿足經(jīng)濟配筋率的要求。

（2）空心板的配筋形式要按照規(guī)程中在垂直管方向均勻或幾種配置。若是集中配置則適合荷載較大且配筋多的情況。

（3）空心板的計算采用的是空間計算模型，因此板也應當計入其中，板支座的配筋在柱頭周圍較大在跨中小，板支座的配筋在一跨內(nèi)可以結(jié)合板面通長筋按照不同的間距進行配置。

（4）規(guī)程要求扁梁的高度最小能夠是跨度的1/25，GRF空心板的厚度能取到1/30，所以將扁梁在空心板做局部突出，板厚可不同梁高。

（5）因砼空心樓蓋的上下翼緣較薄，預埋的管線會對其造成一定影響，因此設計時應盡可能減少預埋管的外徑。如果不相同的電氣系統(tǒng)管線有交叉可以采用將部分系統(tǒng)管線布設于空心板頂面翼緣的方法。