高層建筑結構樓板設計方法之我見

摘要：

隨著社會經濟的飛速發展，建筑領域地位的不斷攀升，高層建筑成為了現代建筑的主體，高層建筑中結構中的樓板設計起著越來越重要的作用，經過多年的實踐證明，樓板設計在受力特性、概念設計等方方面面都有一定的要求。本文主要結合了在工程設計的實踐，針對高層建筑結構樓板設計中的平面和豎向布置要求，以及樓板的尺度、強度和配筋等的設計進行了分析說明。

關鍵詞：高層建筑結構；鋼筋混凝土樓板；設計方法

一.樓板的作用與受力特性分析

在建筑設計中，作為樓蓋的組成部分之一的樓板，屬于基本水平體系，這對高層建筑而言，在其防震的設計要求中的作用很重要，其中的受力也是非常復雜的。

（一）滿足建筑的一些功能性要求

樓板在樓房建設中是不能減少的部分，它也是人們在房屋內活動的主要地方，既要承重、隔音隔振，還要防水火、防寒熱等多功能。

（二）承受、傳遞水平和豎向荷載作用

樓板要承受來自墻面的壓力（包括結構的自身重量、使用活載等），并將其傳遞給豎向支撐的柱子或支撐等。在樓蓋中，將樓梁與柱子、墻等進行合理的位置搭配，形成了側面受力結構，有了樓板的設計，可以加強梁的抗彎度，也增強了整體結構的抗側能力。正因如此，在《高層建筑混凝土結構技術規程》中指出：通過對結構內力和位移的計算，以現澆的樓面中，對梁的剛度可以適量的增大，考慮翼緣的具體狀況一般取1.3到2.0之間。對于水平的荷載作用中，樓板就像是一個水平的深梁，和樓面梁共同支撐著豎向的分體系，將各種負載力分配到各個豎向抗力結構上。

（三）各抗側力結構共同作用，提高整體安全度

每個單獨的豎向抗側力結構并不能起到一定的作用，但是經過樓板將它們連成一個整體后，形成了豎向的抗力結構，這樣就可以形成非常強的抗扭剛度，將整個結構都聯合在一起協同工作。有一個好的樓板，就可以保證了平面突出的子結構的安全性；如果部分結構受到了破壞，樓板也能夠進行拉挽，從而控制了破壞程度。

二.樓板結構的設計方法

對于樓板的結構設計，主要是針對于實現其各種功能，包括受力和變形性能的要求，依據它所需起到的作用，一般在設計中會側重于以下三方面：

（一）樓板的“計算設計”

樓板的這一設計與多層建筑很相似，由于所要實現的功能不同，由于材料帶來的受力也不同，所以要進行一些算法設計。

1.彈性算法

單向板和雙向板的彎曲變形的方向有所不同，它們的簡化計算進行假定相同：對于支座不能進行豎向位移，不過可以自由轉動；計算中是依據彈性薄板理論對其內力進行的計算，而其中忽略的薄膜效應帶來的誤差。這種計算方法主要用于樓面板配筋的計算，對于形式沒有要求。

2.塑性算法

據相關設計規定說明：不考慮不同板面的不同計算方法，對于結構的塑性性能，可以統一以塑性鉸線作為基礎，從而簡化了計算，假定一切滿足彈性計算；對于塑性鉸假定對一個不變的彎矩有承受能力，同時可以在與此作用的相同方向產生移動；破壞機構出現時，整塊板的組成部分就是許多剛性板與一些塑性鉸。

這種算法比較適合超靜定的連續板配筋計算；同時，在使用過程中不能出現裂縫，寬度也有所限制；如果含有強度較高的鋼筋或混凝土材料，或者是冷軋帶肋鋼筋就基本上不會考慮它的塑性性能。

3.板配筋量的計算

在鋼筋混凝土材料的樓板的極限承受能力內，可以選用以上任何一種計算方法，板配筋量也可以通過這種結構的基本原理得出。在具體工程的應用中，板配筋量的計算是有一定的程序的，一般使用PKPM系列的；對于產生的荷載作用效應值，則使用彈性算法。

（二）樓板的“概念設計”

1.對于樓板的平面布置，一般要求其規則性，同時，要最大限度的將其剛度和質量中心重合，這樣可以增強樓板的抗扭力；對于樓板的豎向布置，一般要求具備一定的均與性，最大程度的使剛度順著高度的方向有規律的變化，這樣可以提升樓板的抗剪能力。

2.樓板的配筋和尺度寬度要求

樓板的剛度是由其長寬厚而形成，所以樓板的各個尺度受約其剛度，而強度一般由鋼筋的配置決定。其中，樓板的寬度主要為了實現水平抗彎剛度的需求，其厚度決定了豎向抗彎剛度的需求，樓板的寬與厚既要夠足，又不能太過。對于樓板強度的要求，主要是令其協調各種抗力構件共同工作，這對強度要求是很高的。而且對于一些特別的樓層，要加強其樓板的強度和剛度。

（三）樓板的“構造措施”

采取這樣的措施，主要是為了保證前兩種設計的正常實施。其中包括：板端的支座不同定義時，配筋也要滿足不同的構造需求；另外，樓板道德邊跨、跨中和第二支座也要保證一定的配筋量；對于一些薄弱部位要適當的增加其強度與剛度，也就是局部采取增加板厚或增加配筋等方法，對于一般的轉換層，板厚不小于200毫米，如果是50米以下的建筑，頂層板厚也不能少于120毫米，對于起到嵌固作用的地下室，其板厚最好不少于180毫米。對于一些特殊的部位，應該加強其配筋，由于混凝土的收縮性比較強，還有一些其它誤差的影響。像是廚房、衛生間等易滲透的屋子，最好使用雙層雙向拉通配筋，之間的距離不大于150毫米等等。

三.結束語

隨著當前高層建筑的普遍，高層建筑結構中樓板的設計也已經變得越發重要，一般對于樓板的設計認識是，樓板只用于承受豎向荷載的結構，但是對于當前建筑一般都是高層或者超高層的建筑，尤其是對于一些具有特殊環境的地區，樓板還要具備聚集、傳遞和分配水平荷載的能力，所以對于樓板的設計也就有了根本性的新變化，設計中要將本文介紹的三種概念相統一，主要以“概念設計”為主體，作為主要的線索，然后進行其它設計的展開。

參考文獻：

[1]程文澳，康谷裕，顏德姬等.混凝土建筑結構設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[2]GB50010～2002，混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[3]PKPM工程部.高層建筑結構三維分析程序TAT用戶手冊[Z].北京：中國建筑科學研究院，2005.

[4]GB50011—2001，建筑抗震設計規范[S].北京；中國建筑工業出版社，2001.

[5]陳天虹，林英舜，王鵬獅.超高層建筑中結構概念設計的幾個問題[J].建筑技術，2006，37（5）：371—373.