空心樓蓋在人防地下室的工程應用

高 瑩

(廣州市人防建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510500)

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空心樓蓋在人防地下室的工程應用

高 瑩

(廣州市人防建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510500)

以某工程為例，運用YJK軟件的有限元法對方箱空心樓蓋進行受力分析，給出了空心樓蓋柱上板帶及暗梁的鋼筋分配圖；針對施工過程中存在的問題，提出了具體的解決措施，并闡述了空心樓蓋在人防地下室設計施工中應注意的一些問題，為以后類似工程設計提供參考。

人防地下室，空心樓蓋，有限元法，抗浮措施

0 引言

空心樓蓋由于結構高度矮，自重輕，保溫隔音效果好，剛度大，整體性好等優點，已被廣泛應用于住宅和公共建筑等非人防項目中。且對于大荷載、大跨度和對層高受限制的人防地下室也適用。為了將空心樓蓋結構體系在人防地下室中得到更好地推廣和應用，本文將以長株潭鐵路客運西站站前南廣場人防地下室的結構設計為例，結合人防戰時要求，介紹空心樓蓋的設計與應用。

空心樓蓋芯模通常可分為圓管和方箱兩種類型，圓管空心樓蓋在兩個方向的截面抗彎剛度不一致，而方箱空心樓蓋其剛度在兩跨度方向分布均勻，布置芯模靈活、對異型的邊板適應性強，且空心率比圓管式大。因此，方箱空心樓蓋比圓管空心樓蓋得到更多的青睞。本文空心樓蓋芯模選用方箱形式。

1 空心樓蓋的結構計算方法

空心樓蓋常用結構計算方法有5種[1]：

1)擬板法考慮了空心樓蓋中板的特性，當樓蓋中的肋梁較密時其受力特點和變形形式都與實心板相似，是將樓板按截面抗彎剛度等效原則，等效為實心板進行計算。擬板法將肋梁等效為實心板計算，沒有考慮梁和板受力特性的差別，忽略了肋梁的抗剪能力。

2)擬梁法是將樓板按剛度等效原則，等效為與板厚等高的密肋梁計算。擬梁法不能考慮薄板部分的貢獻，忽略了擬梁的剪切和扭轉影響[2]，重復計算結構自重，需要進行荷載折減，支座計算結果偏大20%～30%[3]，需要將支座彎矩調幅系數調整到0.8。

3)直接設計法即彎矩系數法，把計算的總靜力彎矩分配到負、正彎矩截面，然后把負、正彎矩再分配到柱上板帶和跨中板帶，這種方法假定條件較多，無法適應不同結構形式的實際工程。

4)等代框架法考慮了空心樓蓋的實際受力形式，能轉化為比較熟悉的框架結構進行計算。此方法計算結果比較接近實際受力情況,但是剛度計算按最薄弱的截面計算,使得計算結果偏大。且運用軟件計算時，等代框架的計算寬度和剛度取值要求較高，軟件輸入比較麻煩,不利于空心樓蓋的推廣與應用。

5)有限元法。本文將運用YJK軟件的有限元方法對方箱空心樓蓋進行受力分析，YJK使用細分的彈性板有限元(殼元)模型計算現澆空心板，對板元按考慮了空心部分的折算剛度計算。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

以長株潭鐵路客運西站站前南廣場人防地下室為例，人防地下室標準跨柱網尺寸為9.6 m×10.5 m，活荷載4 kN/m2；板面恒載4.0 kN/m2，人防荷載：60.0 kN/m2。芯模自重取0.8 kN/m2。結構板面高差處設明梁。空心樓蓋厚度為530 mm,芯模尺寸為400 mm×400 mm×260 mm，上層板厚120 mm，下層板厚100 mm，上下面層和芯與芯之間暗肋為現澆實心混凝土，芯模縱橫向間距為100 mm，空心樓蓋方箱剖面圖詳見圖1。柱帽尺寸2 400 mm×2 400 mm，柱帽高400 mm；柱與柱之間暗梁截面800 mm×530 mm。混凝土強度等級為C35，鋼筋強度等級為HRB400。材料強度綜合調整系數混凝土為1.5，鋼筋為1.2。運用盈建科軟件采用有限元法對方箱空心樓蓋進行受力分析。

2.2 空心樓蓋計算結果及配筋

YJK在建模中可把暗梁當做普通梁輸入，可直接進行現澆空心板的布置，芯模下可以設板，也可以不設板，有板時肋梁為工形截面，無板時肋梁為T形截面。頂板計算中按照普通梁方式計算暗梁、按照樓板有限元方式計算現澆空心板，并給出空心板肋梁的內力。軟件可以自動計算現澆空心板的自重，按照等厚實心板體積減去箱體部分體積計算出一個板面均布恒荷載，沒有考慮板中填充砌塊的重量，可按附加恒載輸入。

經計算，選取單跨計算結果，空心樓蓋板有限元彎矩值見圖2；柱上板帶暗梁鋼筋分配及柱上板帶板上部鋼筋分配示例分別見圖2，圖3。板的等截面折算厚度=530×[1-400×310/(500×530)]=282 mm，板受力鋼筋最小配筋率按折實厚度計算為282×0.002 5×1 000=705 mm；實配板面通長筋14@200 mm，板底通長筋12@100 mm。柱上板帶暗梁實配鋼筋及柱上板帶上部鋼筋分配示意圖分別見圖4，圖5。

3 施工技術措施

1)芯模抗浮措施。

由于空心樓蓋板內埋設芯模，芯模較輕且容易上浮移位，甚至造成樓板局部上浮凸起及鋼筋移位，施工過程中應采取芯模抗浮錨固措施。

在芯模安裝前，每只箱體底部各設4個定位墊塊，由施工方預制或采購，墊塊規格φ80×90/100(H)，以確保芯模與上下層板的距離滿足設計要求。然后再放置芯模，并對芯模進行綁扎固定。應根據芯模體積計算其在混凝土中的上浮力，根據上浮力在每行芯模頂面設置兩條規格φ10的抗浮壓筋，并用12號鐵絲將芯模頂面抗浮壓筋與支模架拉結固定，抗浮錨固鐵絲沿抗浮壓筋每500 mm間距設一點。為了防止芯模上浮，用12號鐵絲穿過模板將底板筋與支模架拉結，將其固定在模板下方的腳手架鋼管上，抗浮點沿梁邊20 cm位置開始每隔1 m設置一個。

2)下層板混凝土密實度措施。

空心樓蓋下層板的混凝土難以振搗密實，易形成蜂窩、孔洞等。為保證下層板混凝土澆筑密實，混凝土用粗骨料的最大粒徑應根據內模形式和混凝土澆筑要求確定，不宜大于空心樓板肋寬的1/2和板底厚度的1/2，且不得大于31.5 mm。混凝土澆筑宜采用泵送施工。混凝土拌合物的坍落度不宜小于160 mm，振搗器應避免觸碰內模和定位馬凳。

3)防止芯模破損措施。

在內模安裝和混凝土澆筑前，應鋪設架空馬道，嚴禁將施工機具直接放置在芯模上，施工操作人員不得直接踩踏內模。

4 人防地下室空心樓蓋注意事項

1)根據人防規范要求[4]，防空地下室的頂板混凝土防護厚度為250 mm，頂板的最小結構厚度為200 mm。對于現澆空心板，其板頂厚度不應小于100 mm，且折算厚度不應小于200 mm。當頂板上方有覆土時，折算厚度不應小于250 mm。

2)人防大門安裝吊鉤范圍內頂板芯模改為實心混凝土，便于吊裝人防大門，見圖6。

3)人防空心樓蓋頂板芯模尺寸大小不超過700 mm×700 mm。

4)人防口部有防護密閉要求，人防墻體鋼筋不能穿過芯模，人防墻體上方頂板應采用實心板。

5)空心樓蓋頂板后澆帶應避開人防大門和人防口部等有防護密閉要求的部位，應一次整體澆筑混凝土。后澆帶做法見圖7。

5 結語

空心樓蓋作為一種新型的結構體系在人防地下室中的應用還在推廣階段，但空心樓蓋由于自重輕，保溫隔音效果好，剛度大，整體性好，節約層高等優點，在人防地下室工程具有良好的發展前景。目前，還存在一些不足的地方有待改善：1)空心樓蓋在軟件應用方面還不夠成熟，不利于空心樓蓋的推廣與應用。2)芯模容易上浮移位，甚至造成樓板局部上浮凸起及鋼筋移位，影響施工質量，導致空心樓蓋局部受力變化。3)芯模材料價格不太經濟，望能研發更加低價的新型材料。

[1] JGJ/T 268—2012，現澆混凝土空心樓蓋技術規程[S].

[2] 高志強．現澆混凝土空心樓蓋分析與設計方法研究[D]．上海：同濟大學，2007．

[3] 袁俊杰．擬梁法和直接設計法在現澆混凝土空心樓蓋結構分析中的應用[J].鐵道科學與工程學報,2008,5(3)：61-63.

[4] GB 50038—2005,人民防空地下室設計規范[S].

Application of hollow floor in civil defense basement engineering

Gao Ying

(Guangzhou Civil Defense Building Design Academy Co., Ltd, Guangzhou 510500, China)

Taking the engineering as an example, applying finite element method with YJK software, the paper carries out stress analysis of the hollow floor, shows steel distribution picture of hollow-floor upper-slab and concealed beam, puts forward specific solving measures in light of construction problems, and describes hollow floor matters in civil defense basement design construction, with a view to provide some guidance for similar engineering design.

civil defense basement, hollow floor, finite element method, anti-floating measure

1009-6825(2017)16-0034-03

2017-03-28

高 瑩(1984- )，女，碩士，工程師

TU927

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