談現澆鋼筋空心樓蓋的計算方法

胡 嘉

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

談現澆鋼筋空心樓蓋的計算方法

胡 嘉

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

介紹了現澆空心樓蓋體系的技術原理與優點，對擬梁法、擬板法、直接設計法、等代框架法四種現澆空心樓蓋的計算方法進行了分析，闡明了各種計算方法的適用范圍及應用要求，為其他工程應用中的分析計算提供參考。

現澆空心樓蓋，計算，混凝土樓板，結構

0 引言

近些年，隨著經濟及技術水平的發展，各地如雨后春筍般出現許多大跨度體育館、停車場、超市等，傳統的樓蓋體系(無梁樓蓋，井字梁等)已經不能滿足實際工程的需要，現澆鋼筋混凝土空心樓蓋的出現，彌補了這一行業的空白，使許多大跨度結構成為現實。

1 現澆空心樓蓋簡介

現澆空心樓蓋體系是繼無梁樓蓋體系、井字密肋樓蓋體系之后又一種新型樓蓋體系，是我國近幾年才出現的一種新型樓蓋體系，其主要技術原理是：在原有傳統實心平板樓蓋體系內部預先設置一定的內模(例如箱體、筒芯)后再澆筑鋼筋混凝土而形成的一種新型樓蓋[1]。由于內藏箱體式空腔，比傳統梁板體系具有保溫隔聲好、自重輕，同時現澆空心樓蓋體系不僅具有能提供靈活的使用空間、增加樓板剛度、縮短施工工期、降低結構造價等優點，而且能適應當前大開間、大空間、大柱網的多高層大跨度建筑的需要，其經濟技術綜合指標比其他類型的樓蓋體系(井字梁等)有明顯的提高，有著廣泛的運用前景?，F如今，現澆空心樓蓋體系已廣泛運用在時間工程項目中，并且取得巨大的社會經濟效益。作為結構設計師，根據空心樓蓋受力性能選擇合適的計算分析方法[2，3]對樓蓋進行分析設計是我們的首要工作。

2 現澆空心樓蓋計算方法

2.1 擬梁法

擬梁法是指將現澆鋼筋空心樓板合理簡化成等剛度的兩個方向梁進行分析設計，包括單向設計法和雙向設計法兩種方法。

2.1.1 單向設計法

空心樓蓋最開始使用的主要是含筒芯的空腔形式，而芯模的安放方式非常單一，與預制樓板一樣呈現規則的單向排列方式，設計方法類似于單向板。這樣設計，只考慮一個主要方向受力，忽略了另一方向的受力，因此對空心樓板計算是安全的，由于當時計算理論方法還不夠成熟和完善，結構分析人員一般采用單向設計法，即對平行于芯模方向的擬梁進行受力分析，得到彎矩進行配筋計算，而平行筒芯的方向按照規范構造要求和最小配筋率進行配筋設計。顯然，單向設計配筋偏大，造成整體造價提高。

2.1.2 雙向設計法

隨著技術水平的提高，對現澆混凝土空心樓蓋分析研究的日益深化，設計人員提出采用更為先進的雙向設計法。所謂雙向設計法就是把包含筒芯的混凝土空心樓蓋合理簡化為雙向計算模型，即平行于孔徑方向的截面簡化為等剛度的工字形截面，而垂直于孔徑方向的截面簡化為等剛度二字截面，然后按照前面簡化后的模型形式對兩個不同方向的截面進行分析計算，得到合理的配筋結果?？招臉巧w體系的雙向設計法比原有單向設計法對結構原型的合理設計分析更適用，并且使該體系在兩個不同方向上配筋更加合理，受力更加明確，結構配筋率大大降低。目前，現行設計中，雙向設計法還是被普遍應用在現澆空心樓蓋的計算分析上的。

2.2 擬板法

所謂擬板法就是將混凝土空心樓蓋合理簡化成各向等效的異性實心混凝土樓板，然后采用傳統實心板殼理論對混凝土空心樓蓋進行計算分析和結構設計，得到合理正確的受力特性。實際工程應用中，對混凝土空心樓蓋受力性能的計算分析，我們可以采用薄板(薄殼)小撓度變形的理論去實行。

計算混凝土空心樓蓋前，必須對小撓度變形薄板理論作以下假定：

1)忽略薄板中在垂直面方向上產生的應變。

2)忽略薄板在中面內的點在平行中面方向上的位移。

3)忽略薄板垂直中面方向的法應力對薄板產生的撓度變形。

通俗的說，擬板法就是把現澆混凝土樓蓋合理簡化為兩個不同方向的等效實心混凝土樓板，簡化原理必須要保證在兩個不同方向上截面抗剪剛度和抗彎剛度與原有實際樓蓋體系相同，即平等剛度原則。在滿足這些條件的前提下，可以對混凝土空心樓蓋的各種受力性能采用擬板法進行分析設計。

2.3 直接設計法

直接設計法往往應用于無梁樓蓋，即柱(包含柱帽)支承板的樓蓋體系結構中，該方法把樓蓋體系兩個不同方向受到的靜力彎矩在空心樓蓋的控制截面處按照求得彎矩分配系數直接進行內力分配，求得各個不同方向的彎矩值，然后進行配筋計算分析，有時也被叫做彎矩系數法，該方法也是在線彈性小變形理論的基礎上進行分析設計的。

在實際工程應用中，直接計算法需要滿足以下幾個條件：

1)樓蓋體系必須滿足每個方向至少有三個連續跨。

2)樓蓋體系需要滿足在同一個方向相鄰跨度之間的跨度差小于較長跨度的1/3。

3)樓蓋體系的區格應為方形，同時每個區格板中，長邊與短邊之比不大于2。

4)樓蓋體系任一個方向上，支撐柱偏離整體柱中心線的距離不大于該方向跨度的1/10。

5)樓蓋體系應在兩個不同方向分別分析計算，同時考慮全部的豎向荷載在兩個方向的作用。

6)樓蓋體系承受的可變荷載與永久荷載的比值不大于2。

從上面六條可以得出，該設計方法的理論清晰、概念明確，同時滿足基本的板殼理論原理。在實際工程設計中，先將混凝土空心樓蓋結構在縱橫兩個不同方向劃分為柱上板帶和跨中板帶兩部分，而柱上板帶是整體支撐柱中心軸線兩側各自板跨寬度為1/4的跨度，跨中板帶是板跨中剩余的1/2的板帶寬度，采用傳統無梁樓蓋的相關規定對空心樓蓋進行內力分析計算并分配，計算得到合理的配筋值。

2.4 等代框架法

在支承柱支撐筒芯的現澆鋼筋混凝土空心樓蓋中，也可以采用等代框架法進行計算配筋設計，等代框架法也是把樓蓋體系劃分為兩個縱橫不同方向的柱上板帶和跨中板帶跨度，劃分完板帶跨度后，分別求出不同方向的，即垂直于筒芯方向和沿筒芯方向的截面剛度折算系數，然后再進行設計分析。具體方法是把柱上板帶折算成等厚度的矩形截面，按框架主梁輸入模型中，將實際樓板的柱上板帶的翼緣部分和跨中的板帶分別按等剛度原則進行等效折算，最后折算得到等厚度的矩形截面，然后將折算后的跨中板帶截面部分按次梁輸入模型中，最后對整個結構體系進行配筋計算。計算得到的框架梁的配筋量即為柱上板帶部分的實際配筋，其中該配筋量70%的鋼筋是分配布置在柱上板帶中間的暗梁內，而其余的則均勻的布置在整個柱上板帶范圍內，但是不應該小于跨中板帶的配筋；計算分析得到的模型中次梁的配筋即為實際跨中板帶的配筋值，并且是均勻的布置在跨中板帶寬度范圍內。

等代框架梁方法中的截面是空心筒與實心樓板的結合，根據規范構造要求板頂到筒芯孔的頂部最小間距不小于40 mm，而板底到筒芯的底部間距不小于50 mm，這樣來保證鋼筋有足夠的保護層厚度。因此板的中心線與孔洞的中心線之間的距離也就10 mm左右，由于距離很小，在計算時按無偏心計算時得到的結構誤差很小。所以我們簡化計算時就取對板中心線的截面慣性矩。

3 結語

本文總結歸納現澆空心樓蓋的幾種計算方法及其使用注意的問題。通過對其簡化，實際使用中更為簡單方便，結果更加合理，降低結構總的造價，為以后其他實際工程中對空心樓蓋體系的使用提供參考。

[1] 韓 亮.現澆空心樓蓋的結構性能分析[D].太原：太原理工大學，2013.

[2] JGJ/T 268—2012,現澆混凝土空心樓蓋技術規程[S].

[3] 05SG343，現澆混凝土空心樓蓋[S].

Discussion on the calculation method of cast-in-situ RC hollow slab

Hu Jia

(ShanxiArchitecturalandDesignResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

This paper introduced the technical principles and advantages of cast-in-situ concrete hollow floor system, analyzed the calculation methods of pseudo beams method, pseudo plate method, direct design method, equivalent frame method four kinds of cast-in-situ concrete hollow floor, cleared the application range and application requirements of various calculation methods, provided reference for the analysis and calculation in other engineering application.

cast-in-situ hollow slab, calculation, concrete floor, structure

2015-02-10

胡 嘉(1984- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)12-0048-02

TU311.4

A