樓蓋結(jié)構(gòu)選型及其設(shè)計技術(shù)探討

摘 要：樓蓋相當于水平隔板，提供足夠的平面內(nèi)剛度，可以聚集和傳遞水平荷載到各個豎向抗側(cè)力于結(jié)構(gòu)，使整個結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，其對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要意義；本文通過結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，針對樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計而進行探討，提出其結(jié)構(gòu)選型以及樓板開洞等一些問題的處理措施，為同類工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計 樓蓋結(jié)構(gòu) 樓板開洞

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（a）-0102-02

樓蓋相當于水平隔板，提供足夠的平面內(nèi)剛度，可以聚集和傳遞水平荷載到各個豎向抗側(cè)力于結(jié)構(gòu)，使整個結(jié)構(gòu)協(xié)同工作。特別是當豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則或各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時，樓蓋的這個作用更顯得突出和重要。同時樓板用于連接各樓展水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件，維系整個結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)具有很好的整體性保證結(jié)構(gòu)傳力的可靠性。顯然，樓蓋對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計尤其是高層建筑結(jié)構(gòu)具有重要意義。

1 樓蓋結(jié)構(gòu)選型要點

對于房屋高度超過50 m時，框書、筒體及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆樓蓋，剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋。但對于房屋高度不超過50 m時，而且對于8、9度抗震設(shè)計的框架剪力墻結(jié)構(gòu)適宜選用現(xiàn)澆樓蓋；6、7度抗震設(shè)計的框—剪結(jié)構(gòu)則可以考慮采用裝配整體式樓蓋，但應(yīng)對樓蓋采取可靠的構(gòu)造措施，以有效地確保樓板的整體性及剛度，滿足樓板剛度無限大的假定。

從工程實踐經(jīng)驗以及相關(guān)實驗數(shù)據(jù)表明，當采用裝配整體式樓蓋時，則應(yīng)對每層適宜設(shè)現(xiàn)澆層，同時應(yīng)當保證現(xiàn)澆層厚度大于50 mm，所采用的混凝土強度等級應(yīng)不小于C20，同時對現(xiàn)澆板應(yīng)配置雙層雙向直徑6～8 mm、間距150～200 mm的鋼筋網(wǎng)，把鋼筋錨固于剪力墻內(nèi)。對現(xiàn)澆層以及預(yù)制板縫混凝土采取同時澆筑。采取拉開板縫時，則應(yīng)保證板縫寬度不小于40 mm，配置板縫鋼筋，并宜貫通整個結(jié)構(gòu)單元，板縫之間采用混凝土進行填縫處理。從當前房屋震害現(xiàn)象已經(jīng)表明，為了能有效地減小預(yù)制板在地震中墜落，應(yīng)有效地提高裝配式樓蓋的整體性；同時應(yīng)當加強填縫以有效地增強裝配式樓板整體性。為保證板縫混凝土的澆筑質(zhì)量，板縫寬度不應(yīng)過小。在較寬的板縫中采取配置鋼筋，形成板縫梁，能有效地形成現(xiàn)澆與裝配結(jié)合的整體樓蓋，效果顯著。

板柱—剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)均應(yīng)采用現(xiàn)繞樓蓋。對于某些建筑結(jié)構(gòu)中存在的重要以及受力復(fù)雜的樓板，對這些樓板的設(shè)計應(yīng)比一般層樓板采取更高的要求。另外，對于結(jié)構(gòu)屋頂、轉(zhuǎn)換層樓板應(yīng)采用現(xiàn)澆板以增強其整體性。而且對頂層樓板采取加厚處理可有效約束整個高層建筑，使其能整體空間工作。轉(zhuǎn)換層樓板要在平面內(nèi)完成上層結(jié)構(gòu)內(nèi)力向下層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移，樓板在平面內(nèi)承受較大的內(nèi)力，應(yīng)當加厚。采用預(yù)應(yīng)力平板可以減小樓面結(jié)構(gòu)高度，壓縮層高并減輕結(jié)構(gòu)自重；大跨度平板可以增加使用空間，容易適應(yīng)樓面用途改變。預(yù)應(yīng)力平板近年來在高層建筑樓面結(jié)構(gòu)中應(yīng)用比較廣泛。

2 樓板開洞處理

樓板上不開洞（或開洞很小>，并具有合適的板厚和配筋，形成水平剛性結(jié)構(gòu)，是可以很好地起到結(jié)構(gòu)整體性作用的。但當樓板平面比較狹長，有較大的凹入或開洞而造成樓板的剛度出現(xiàn)有較大削弱時，樓板所起的作用就要打折扣了，凹入或開洞越大，樓板的削弱越厲害，樓板所起的剛度作用就越小。

因此《高規(guī)》對于樓板的開洞要求作出了明確規(guī)定，對于樓面凹入或開洞尺寸不宜大于樓面寬度的一半；樓板開洞總面積不宜超過樓面面積的30%；同時扣除凹入或開洞后的樓板，其在任一方向的最小凈寬度不宜小于5m，且開洞后每一邊的樓板凈寬度不小于2m。對于樓板平面過于狹長、有較大的凹入和開洞而造成樓板剛度有過大削弱時，樓板可能產(chǎn)生顯著的平面內(nèi)變形，這時應(yīng)在設(shè)計中考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響。如在結(jié)構(gòu)分析中考慮柔性樓板模型、采取相應(yīng)的樓板加強構(gòu)造措施等。對于較大錯層，如超過梁高的錯層，應(yīng)按樓板開洞處理；當錯層面積大于該層總面積的30%時，則屬于樓板局部不連續(xù)。樓板典型寬度按樓板外形的基本寬度計算。對樓板開大洞削弱后，宜采取以下構(gòu)造措施予以加強：（1）對洞口附近樓板應(yīng)采取加大板厚處理，同時應(yīng)提高樓板的配筋率；應(yīng)當采取雙層雙向配筋，另外還加配斜向鋼筋。（2）洞口邊緣采取加設(shè)邊梁或者暗梁處理。（3）在樓板洞口角部集中配置斜向鋼筋。對于艸字形或者井字形等外伸長度較大的建筑，對于存在中央部分樓、電梯間使樓板有較大削弱時，應(yīng)對樓、電梯間周邊樓板采取加大板厚同時加強配筋處理，尤其是加強連接部位墻體的構(gòu)造措施；必要時可在外伸段凹槽處設(shè)置拉梁或拉板。拉架或拉板宜每層均勻設(shè)置并加強配筋。

對于當樓板開洞超過《高規(guī)》規(guī)定，甚至整棟建筑的兩部分僅通過采用狹窄的板帶連接時，盡管在設(shè)計中考慮樓板剛度削弱產(chǎn)生的不利影響，但仍按一個結(jié)構(gòu)單元進行設(shè)計是偏于不安全的。在地震作用下，連接板帶很快會產(chǎn)生裂縫，早早進入塑性狀態(tài)。應(yīng)當把兩部分分別按大底盤雙塔連接和分開為兩個獨立的結(jié)構(gòu)單元模型計算，各自符合承載力以及變形要求、并在此基礎(chǔ)上考慮相應(yīng)的連接措施。

3 工程實例

某建筑工程總建筑面積49218mP，建筑物總高度48.5 m，地下2層、地上10層、局部11層。本工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，抗震設(shè)防烈度為8度，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，框架抗震等級為二級，剪心墻抗震等級為二級。地面以上主樓呈“v”字形，單肢總長度為8l m，兩翼辦公區(qū)之間僅有部分樓板相連，且連接部分樓板錯層布置，樓面整體性較差，樓板剛度受到很大削弱，同時出于建筑使用功能的需要，作為抵抗地震作用的電梯井筒（剪力墻）又集中布置于軸兩例，因此怎樣考慮兩翼結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作，計算出結(jié)構(gòu)真實的受力情況，是結(jié)構(gòu)整體分析應(yīng)該考慮的問題。顯然這部分樓板按無限剛度考慮進行整體計算是不合適的，所以在結(jié)構(gòu)整體計算時，將連接部位樓板設(shè)定為彈性樓板，以求計算盡量符合真實的受力情況。為加強此部分樓板（按彈性樓板考慮）與主要抗側(cè)移井簡的連接，加強左右翼樓板的連接，將這部分樓板及鄰近電梯井筒的樓板加厚至160 mm，且雙層雙向通長配筋。同時將井筒混凝土墻體加厚至350 mm。一方面加強此部分樓板與主體主要抗側(cè)移井簡的連接，另一方面可改善跨度為11.93 m梁的支承條件，并且在構(gòu)造上加大彈性樓板范圍內(nèi)梁上部的通長鋼筋，使建筑物兩翼更好地協(xié)調(diào)工作，達到理想的結(jié)果。

結(jié)構(gòu)計算采用中國建筑科學研究院編制的高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件SATWE。由于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則，計算時考慮了扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)，采取模擬施工分層加載，振型組合數(shù)取9個。±0.000 m層樓板作為嵌固層，計算周期和結(jié)構(gòu)位移計算結(jié)果見表1、表2所示。

結(jié)構(gòu)總重力為627166.3 kN，x方向地震剪力系數(shù)為3.61%，Y方向地震剪力系數(shù)為4.77%。從以上的計算結(jié)果表明了，結(jié)果均在正常范圍內(nèi)。柱、剪力墻的軸力設(shè)計值均為壓力；柱、剪力墻基本為構(gòu)造配筋；梁基本無超筋。顯然，對樓板所采取的措施是有效的。

4 結(jié)語

對于建筑樓蓋結(jié)構(gòu)選型方面，其型式多樣，但其對于有效地確保結(jié)構(gòu)空間整體剛度具有重要作用。文章通過結(jié)合實踐經(jīng)驗，總結(jié)出樓蓋選型的技術(shù)要點，同時提出工程設(shè)計中樓板開洞等問題的技術(shù)處理措施。從工程實例上進一步探討樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計可行的技術(shù)，為同行提供參考。

參考文獻

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