薄壁方箱現澆混凝土空心樓蓋設計與構造

【摘要】近些年來，有關現澆混凝土空心樓蓋的研究越來越多，使用范圍也越來越廣，本文主要針對薄壁方箱現澆混凝土空心樓蓋設計進行研究，通過對現澆混凝土空心樓蓋的結構分析方法、現澆混凝土空心樓蓋結構的計算以及現澆混凝土空心樓蓋板板厚和構造要求進行研究分析，以便薄壁方箱現澆混凝土空心樓蓋的優勢能更加充分利用和發揮，從而對此項新技術在日后的工程實際推廣使用中提供參考，使此項技術的發展能更上一個新臺階。

【關鍵詞】薄壁方箱；現澆混凝土；空心樓蓋

現澆混凝土空心樓蓋結構是指按一定規則放置埋入式內膜后，經現場澆筑混凝土而在樓板中形成空腔的樓蓋結構。薄壁方箱現澆混凝土空心樓蓋，即由按照一定規則布置埋設的空腔芯模構件取代樓板中間效率不高的部分混凝土，形成雙向抗剪剛度與抗彎剛度相同的雙向受力空心樓板。其大幅度掏空樓板中的混凝土，從而減輕了樓板的自重，增加鋼筋到截面中性軸的距離，從而大幅增加樓板的抗彎剛度，所以減少了鋼筋用量[1，3]。

1、現澆混凝土空心樓蓋的結構分析方法

結合眾多學者和工程設計技術人員大量的理論科研工作總結以及國家相關的技術規程等，一般情況下有以下五種結構分析方法：擬板法、擬梁法、直接設計法（彎矩系數法）、等代框架法、空間等代框架法。在進行現澆混凝土空心樓蓋結構分析時，無論采取何種內力分析方法，都必須首先滿足力學平衡條件和變形協調條件。

1.1擬板法

對于周邊剛性支撐的現澆混凝土空心樓蓋板豎向均布荷載作用下的內力，可采用擬板法進行計算。

（1）擬板法計算的假定條件為：現澆混凝土空心樓蓋板板肋凈距宜小于800mm；

當內置填充體樓蓋板雙向剛度相同或者相差較小時，可作為各向同性板計算，否

則宜按正交各向異性計算

（2）計算原則：兩對邊支撐的板應按單向板計算；四邊支撐的板，當長邊與短邊長度之比不大于2.0時，應按照雙向板計算；當長邊與短邊長度之比大于2.0，但小于3.0時宜按雙向板計算；當長邊與短邊長度之比不小于3.0時，可按照沿短邊方向受力的單向板計算。

（3）剛性支撐現澆混凝土空心樓蓋板按擬板法求得的空心樓蓋板在豎向荷載作用下產生的彈性彎矩值，可按下列規定取控制計算值：正彎矩：每個方向分別劃分為板邊區域和跨中區域三個配筋范圍，均按1/4板短跨尺寸分界；板邊區域的彎矩控制值可取該方向計算最大正彎矩值的1/2，中間區域的彎矩控制值可取該方向計算最大正彎矩值。負彎矩：均取相應方向負彎矩的最大值。

1.2擬梁法

（1）擬梁法計算的假設條件：每個區格板內擬梁的數量可根據區格板的跨度和計算要求等確定，且在各方向上均不宜少于5根，在多區格樓蓋板內擬梁宜取為連續梁，計算中宜考慮擬梁的撓曲和扭轉對連續梁內力的影響。

（2）擬梁的抗彎剛度可取擬梁所代表的樓板寬度范圍內各部分的抗彎剛度之和。各部分的抗彎剛度可按以下規定確定：梁、主軸線上的樓板實心區域，其抗彎剛度應按實際截面計算。

當內模為箱體時，樓板空心區域兩個方向的抗彎剛度可按實際截面計算。

1.3直接設計法

直接設計法也稱為彎矩系數法，縱橫兩個方向都應該分別計算，并且兩個計算方向均應考慮全部荷載的作用。柱支撐現澆混凝土空心樓蓋板結構，可以采用直接設計法進行承受豎向均布荷載下的內力分析。

直接設計法的假設條件：在結構的每個方向至少有三跨連續板；所有區格板均為矩形，各區格的長寬比不大于2；兩個方向相鄰兩跨的跨度差均不大于長跨的1/3；柱子離相鄰柱中心線的最大偏移在兩個方向均不大于偏心方向跨度的10%；可變荷載標準值不大于永久荷載標準值的2倍。

2、現澆混凝土空心樓蓋結構的計算分析

2.1無梁空心樓蓋板的內力計算

現澆混凝土空心無梁樓蓋體系可以按照“空間等代框架結構”設計計算，在柱與柱之間布置形成暗梁，現澆實心暗梁與現澆混凝土空心樓蓋板的上下翼緣緊密結合形成加強的框架扁梁結構。薄壁方箱現澆混凝土無梁樓蓋沿箱體的兩個方向的截面都為“工”字形截面，各肋梁所形成空間桁架是可靠的傳力保證。

在雙向受力體系的計算上僅考慮樓板的上下翼緣作用，不考慮腹板的剛度。無論是從理論上還是試驗方面，考慮腹板的剛度與僅考慮上下翼緣的剛度這兩種情況下剛度相差約為 12%，相差不大。因此，雙向受力體系中的傳力骨架事實上是實心暗梁與空心樓蓋上下翼緣緊密結合形成的框架扁梁。

2.2有梁空心樓蓋板的內力計算

有梁空心樓蓋板在進行整體結構分析時，我們可以參照剛度相等的原則，將現澆混凝土空心樓板轉化為實心板來進行計算。具體計算如下：

空心樓板在計算板的厚度是根據空心板與實心板抗彎剛度相等的原則，分別計算出空心板縱橫兩個方向的截面慣性矩，并使其與實心板的慣性矩相等，從而求出按實心板計算的空心板的計算厚度。當芯模為薄壁方箱的空心樓板，可直接分別計算出樓板兩個方向的截面慣性矩，對于薄壁箱體布置均勻的空心樓板可直接按各向同性板進行結構內力分析。

2.3現澆混凝土空心樓蓋的剪力計算

通過對混凝土結構設計規范、現澆混凝土空心樓蓋技術規程和試驗情況等進行了對比分析研究，可以看出《現澆混凝土空心樓蓋技術規程》的規定，對于現澆空心樓蓋的抗剪設計，主要考慮混凝土的受剪能力和預應力所提高的受剪承載力，對箍筋的作用卻沒有考慮，并且在規程受剪計算中并沒有將橫肋板和順肋板的計算區分開，這將會導致計算結果與實際情況有較大出入。而現澆混凝土空心樓板的橫肋對于抗剪起到了非常大的作用，應考慮空心樓板中橫肋的作用，可以有效地增大空心樓板的抗剪設計值，并且應充分的考慮到箍筋在現澆混凝土空心樓板中的抗剪能力中起到的巨大作用。

3、現澆混凝土空心樓蓋板板厚和構造要求

3.1 現澆混凝土空心樓板板厚的確定原則

現澆混凝土空心樓板的板厚即是密肋梁的高度，其板厚是依據樓板的不同支撐情況、荷載大小來確定。一般情況下其最小比值可以分為以下三種類型

表3.1 現澆混凝土空心板板厚的最小值

3.2 薄壁方箱空心樓蓋板的構造要求

薄壁方箱現澆混凝土空心樓蓋板，除滿足以上結構受力要求外，還需滿足以構造要求：

（1）薄壁方箱空心樓蓋的混凝土強度等級不得低于C25。

（2）薄壁方箱空心樓蓋的上表面層混凝土的厚度，為保證樓板的良好的承載受力性能故其不應小于50mm。

（3）樓蓋中的各格板宜呈矩形。

（4）樓蓋中各區隔板的支撐可采明梁或暗梁、柱、墻；樓蓋中承受過大集中

荷載的部位宜做加強處理；柱支撐板結構可根據需要設置柱帽和托板。

（5）樓蓋結構構件應根據承載能力極限狀態及正常使用極限狀態的要求分別進行承載力、裂縫寬度、變形等計算和驗算及柱帽抗沖切驗算。

（6）芯模為箱體時，為保證箱體頂部混凝土薄板具有足夠的承載力，要求板頂厚度不小于箱體底面邊長的1/15，且不小于 50mm；當芯模為箱體時，為保證所有縱向受力鋼筋的錨固性能，要求其與箱體之間的凈距離不應小于10mm。

結語：

本文分別介紹了五種比較常用的現澆混凝土空心樓蓋的結構分析方法，如擬板法、擬梁法、直接設計法、等代框架法、空間等代框架法等等。并且結合自身工作總結得出了薄壁方箱現澆混凝土空心樓蓋板厚的一般確定原則和現澆混凝土空心樓蓋板的構造措施要求等。從而對此項技術在實際工程應用中提供參考。

參考文獻：

[1]曾杰.現澆鋼筋混凝土空心樓蓋設計與應用[D].廣州：華南理工大學，2011.

[2]張株瑞.豎向荷載下現澆混凝土樓蓋結構計算方法研究[D].西安：西安建筑科技大學，2008.

[3]鐘家璘.蜂巢芯空心樓蓋在房屋結構中的應用探討[D].廣州：華南理工大學，2012.

作者簡介：

向湘林（身份證號：430382198504052056 ），男，1985.04，碩士，工程師；

鄧志標（身份證號碼：430381198401098119 ），男，1984.01，職稱：工程師。