關于大跨度樓板結構設計的幾點思考

摘要：近年來，我國目前的建筑建設數量逐漸增多，這就使得人們對于建筑結構的設計有了一定的關注。在對建筑結構進行設計時，要想能夠使得建筑房屋的使用功能夠得到極大的體現，使建筑房屋的整體美觀性得到最大限度的體現，就需要采用大跨度樓板結構設計作為建筑主體結構的設計形式，這一結構的應用，可以提升建筑室內的空間，但是這一結構在設計上也存在一定的問題，其中最常見的問題就是裂縫問題。本文就關于大跨度樓板結構設計的幾點思考進行了分析，希望能夠對建筑施工者和設計者提供一定的參考。

關鍵詞：大跨度樓板；結構設計；思考

在人們對建筑的功能要求不斷提升的過程中，為了能夠最大限度的滿足人們的需求，大跨度樓板開始應用到建筑結構設計中，大跨度樓板的應用在一定程度上使得建筑的空間變得更加的寬廣，而且有效的提高了建筑空間應用的便利性，同時也為人們對空間布置預留出足夠的空間。但是大跨度樓板在結構設計的過程中，其也具有一定的問題，要想使得這些問題能夠得到有效的控制，就需要在其進行結構設計的過程中，能夠注意一些設計的要點，從而保障大跨度樓板可以充分的應用到建筑整體結構中，從而保障建筑的整體設計質量。

1、隔墻荷載的取值

如今在對建筑結構進行設計時，主要采用計算機進行計算，然而計算機設計中所采用的軟件，無法對隔墻線的荷載進行有效的輸入，計算機中的軟件只能夠將隔墻的自重荷載與樓面的荷載攤鋪在一起。在對梁柱的配筋進行計算的過程中，不需要將隔墻的荷載進行放大處理，只需要將其配筋荷載與一個被放大的系數進行相乘。在樓板局部對線荷載進行作用時，可以得出內力系統，通過得出的內力系數，可以對隔墻荷載的下樓板進行有效的計算，并且能夠總結出下樓板計算的規律。

1.1當隔墻荷載平行于短跨邊且長短跨之比時，荷載離支座之內，取荷載放大系數；荷載作用在位置時，則荷載放大系數為。

1.2當荷載平行于長跨邊對樓邊結構內力影響較小，隔墻荷載作用位置距離支座時荷載放大系數為；距離支座時取荷載放大系數為；距離支座時荷載放大系數為。

隔墻荷載平行于短跨邊更為不利，以上荷載系數取值都為理論值，忽略了在實際受力過程中隔墻自身的抗剪強度，隔墻荷載作用在樓板上，使樓板產生向下的撓度，荷載向板邊分布，對樓板受彎承載力計算是有利的，因此實際工程中隔墻荷載放大系數取值并沒有那么大。但是這個有利因素到底能起到多大作用？通過結構計算軟件PKPM中“SATWE復雜樓板有限元分析”程序對按實際荷載的輸入的板進行分析與用《建筑結構計算實用手冊》中樓板計算內力所得結果進行比較，結論如下：

取荷載放大系數計算：對于支座內力，手算結果折減10%仍然比按有限元計算分析結果大；對于跨中內力，若不考慮支座調幅則手算結果略小于有限元計算，若考慮支座調幅10%則略大于有限元計算結果。

取荷載放大系數計算：對于支座內力手算比電算結果大得多；跨中內力二者比較接近；若考慮支座彎矩15%的調幅，則手算結果在支座和跨中均比按有限元分析結果大10%。

則按上述結果分析，在一般的結構設計過程中，隔墻荷載放大系數對建筑結構計算是安全的。在大跨度板結構設計中要通過構造措施減小板的裂縫，宜設置的抗裂鋼筋與原支座負筋搭接。

2、邊梁彈性扭矩的計算

次梁、樓板及樓板預應力鋼筋引起邊梁發生扭轉效應，在大跨度樓板中一般無需搭設次梁，下面主要分析計算因樓板板端彎矩及預應力引起的邊梁扭矩。

2.1樓板邊緣彎矩引起的邊梁扭矩計算

單跨板帶邊梁為計算模型，設按有限元分析計算結果得到的邊梁扭矩與四邊固定樓板的邊梁扭矩之比為；為四邊固定樓板支座彎矩系數；為樓板計算跨度；為所對應的梁長，則邊梁扭矩計算公式為，現在主要是確定值取多大。

按有限元理論分別對寬長比為0.5、0.75、1.0三類板進行計算，為了方便計算假設恒載為，經有限元分析得到板端的彎矩即為板對梁的扭矩，此值為梁上的分布扭矩，需要進行疊加的最終梁端扭矩，此計算方法繁瑣工作量大，我們可以根據已有數據來對梁的扭矩進行簡化計算，將四邊固支的板的彎矩系數再乘以一個系數來求得梁的扭矩。

假設板的邊梁是固定不發生任何位移的剛體，這樣板的豎向位移在跨中位置最大，梁端位移為0，即得出板端部彎矩承拋物線分布，拋物線面積，因此梁端扭矩為。

經有限元計算結果分析得，式中的大小還與梁板截面的剛度比、荷載及板的跨度比有關。

上述所確定的值范圍太大，給實際工程中應用帶來很多不便，而且對于不等跨板的邊梁扭矩需要計算兩次。實際計算中發現，短跨梁的扭矩小于長跨梁，因此我們只需計算長跨梁的扭矩即可，又因為長跨梁，即，當越小則取值越大。

3、現澆預應力樓板引起的梁端扭矩計算

樓板預應力鋼筋錨固在梁內，相當于在梁上施加了側向力，會引起邊梁產生扭矩和側彎矩，邊梁所受板傳來的均勻分布的側向力會使梁發生角度為的扭轉，下面通過一個具體例子計算邊梁扭矩的大小。

假設梁的支座不產生位移，邊梁受到預應力板的影響長度為，則混凝土板在邊梁處受到的壓縮位移為，則根據幾何關系的扭轉角，梁的極慣性矩，則梁的扭矩為。

因此，由于預應力樓板引起的邊梁扭矩是比較大的，這部分扭矩主要有梁支座處倒L截面承擔且隨著構件產生塑性變形而減小。預應力使梁的側向產生的彎矩大小可根據長的梁端固定，其中一段支座產生的位移等于來計算，此時梁截面的慣性矩為，此側向彎矩也會隨著構件發生塑性變形后逐漸減小。

4、樓板開洞處理

大跨度樓板在實際的應用中，其主要被廣泛的應用與房間的布置中，而在利用其對建筑室內空間進行布置的時候，由于各種因素的影響，而使得其會出現裂縫的問題，久而久之就會產生裂洞。針對洞口不足1m的大跨度樓板縫隙，可以直接采用鋼筋附加的方式，對洞口周邊的承載力進行有效的提升，從而使得空口不會擴大。然而，當洞口的直徑達到了1m以上，就需要對洞口周邊的應力進行有效的計算，對于可能影響到洞口應力的因素進行分析，從而可以保障洞口能夠承受足夠的重力。對樓板的配筋進行計算的過程中，可以忽略洞口的存在。而假設洞口的邊長為L時，洞口的集中應力值就需要按照1.5L寬的板帶來表示。當洞口和支座橋之間的距離較遠的時候，就需要對距離支座邊較遠的洞口的配筋進行拉長處理，要想保障樓板可以更為安全的使用，就需要在直徑較大的洞口上架設上反小梁，這樣就可以有效的使得洞口周邊的荷載力得到提升，并且也可以洞口中的鋼筋可以滿足相關錨固長度的具體需求，這樣就能夠使得樓板可以安全的應用到結構設計中。

5、結語

總而言之，應用大跨度樓板可以有效的免除主次梁之間進行搭接，這樣就可以提升建筑的整體空間，使得人們可以對室內空間進行自由的布置，在目前的建筑結構中，大跨度樓板也逐漸開始被應用，然而，對大跨度樓板進行計算以及對其進行構建的時候，所提出的要求也相對較高。只有采用合理的方式，對大跨度樓板結構進行合理的設計，才能夠保障大跨度樓板應用的合理性，從而使得建筑的整體質量得到有效的提升。

參考文獻：

[1] 趙宗全.住宅樓板體系的形式及特點綜述[J].山西建筑.2009（32）

[2] 曹紅，李麗娜.淺析樓板結構裂縫的防治措施[J].民營科技.2011（08）

[3] 呂克盛.裝配式幕拱樓板結構[J].建筑結構.2012（05）

[4] 郭起鈞.上海地區樓板結構的現狀及發展建議[J].混凝土與水泥制品.2013（02）