現澆空心樓蓋結構設計與應用淺析

張宏喜

[摘要]現澆空心板是近年來流行的一種新型樓板結構形式，常用于對層高（或梁高）有限制的、大空間適用功能的工程。樓蓋分析簡單承載力大，樓板折算后實際厚度小，減少自重，增加樓層有效高度，隔音、隔熱、保溫效果優良。

[關鍵詞]現澆空心樓蓋；設計；施工；注意事項

現代住宅和公共建筑發展的多樣性要求傳統的結構形式和施工作業方法不斷改進以適應時代的發展。現澆空心樓蓋在近些年來的不同結構形式的工程中得到了廣泛的應用，收到了良好的社會效益。它能很好地滿足大空間、大跨度柱網的住宅和公共建筑的要求。空心樓蓋是基于實心樓蓋的基礎上，在樓板內部按照一定的規則放置高強、輕質內模，用以取代部分混凝土，從而減少了混凝土用量，減輕結構自重：降低了墻、柱等的地震作用和基礎的荷載，節省造價；同時也增加了樓層剛度（空心板厚度比實心板大），有效防止樓板裂縫的出現；由于其實現了大跨度樓蓋，故而減少了次梁的設置，滿足層高的要求，使有效空間充分利用，從而在室內感覺平整舒適、美觀：另外這種樓蓋的隔音、隔熱、保溫性能均優于實心板；由于樓蓋自重降低，使地震力減小，這不僅對基礎設計有利，而且對結構抗震更為有利。

由于現澆混凝土空心板在不增加混凝土用量的前提下大幅增加樓板的厚度，充分發揮板中混凝土和鋼筋的使用效率，因此現澆混凝土空心樓蓋在大跨度及地下車庫的使用中具有巨大的技術優勢。

1.空心樓蓋誕生的力學原理

工程結構中作為受彎構件的樓板，由受拉區和受壓區構成，拉力和壓力集中在截面的上下兩側構成力矩，而截面中部對抗力的影響很小。因此，在受壓區配置混凝土，在受拉區配置鋼筋并包裹足以錨固和協調受力的混凝土層，而將中部的混凝土挖去，由此形成空心，形成“工”字形截面構件，其抗彎承載力基本未受到影響。在一般情況下可以節省混凝土量30%～50%。

基于這一原理，通過優化受力體的截面形式，在現澆鋼筋混凝土實心板中埋置永久式內模，待混凝土澆筑后形成空腔，是為空心樓蓋（圖1）。

現澆混凝土空心樓蓋類似于密肋樓蓋。兩者均能有效減輕樓蓋的自重，但前者為形成了帶上、下翼緣的“工”字型交叉梁系樓蓋，而后者則是僅為上翼緣的“T”字型交叉梁系樓蓋。空心樓蓋帶有下翼緣，且板中暗肋間距較密肋樓蓋的肋間距小，因而其受力更加均勻，剛度更大，整體性更好。

2.空心樓蓋體系（內模）的形式

2.1薄壁方箱體

在現澆混凝土樓蓋中有規則埋入內置薄壁方箱模（帶加強層與漏漿孔的發泡材料填充箱），使鋼筋混凝土樓蓋內部形成一定間隔雙向網格現澆肋的鋼筋混凝土空心樓蓋，薄壁方箱是一種全內置芯模，能有效約束現澆混凝土的變形和撓度，具有重量輕、強度高的優點。薄壁方箱主要為正方形或長方形薄壁空心小尺寸全封閉無通孔箱體，一般多采用邊長尺寸為500mm×500mm、600mm×600mm、700mm×700mm、800mm×800mm、900mm×900mm等。

2.2筒芯體

在現澆混凝土樓蓋中沿某一方向放置高強、輕質管體（管兩端事先封閉）即順管方向，或者順管方向和橫管方向按照一定規律組合的順序放置，形成空心樓板的內模。以上為現行空心樓蓋內模的兩種常用形式，此種形式方便現澆混凝土均勻流入、密實填充包裹內模，從而形成空心樓蓋。另外，其他形式的內模（實心簡體、塊體）原理同上，在此不再贅述。

3.樓蓋設計注意事項

3.1板厚

《現澆混凝土空心樓蓋結構規程》中規定：現澆混凝土空心樓板截面的尺寸應根據計算確定，并應符合下列規定：筒芯內模樓板的厚度不宜小于180mm。箱體內模樓板的厚度不宜小于250mm；邊支承空心樓板的跨高比對單向板不大于30，對雙向板跨度按短邊計不大于40；鋼筋混凝土無梁的柱支承樓板跨度按長邊計，有柱帽時不大于35，無柱帽時不大于30。框架、框剪、框筒、剪力墻、磚混結構體系中樓（層）蓋板厚度取值見表1。

通常實際設計樓蓋時，多不采用上述之上限，原因是樓板撓度難以滿足要求和裂縫的考慮，當樓板面荷載為2.0～4.0kN/m2時或有輕質隔斷等情況時，對單向板跨高比取25-28，雙向板跨度按短邊計取26-30：當荷載小于等于2.0kN/m³時，跨高比取30。

3.2樓板折算自重

現澆混凝土空心樓板的體積空心率不宜小于25%，也不宜大于50%。樓板自重折算，應慎重：不能簡單地按照截面孔隙率計算，要根據實際內模布置情況，考慮實心板帶、暗梁的重量以及不同材料的容重，綜合材料的技術參數和其提供的折算率計算，避免應樓板的自重考慮不足，造成結構計算的失真和安全缺陷。

另，根據文獻剛度等效原理，采用公式（1）計算樓板折算厚度或文獻中的計算方法確定。公式（1）：

3.3肋寬，樓板上、下翼緣厚度

（1）筒芯內模：規程規定，順筒肋寬與筒芯外徑的比值不宜小于0.2，順筒肋寬尺寸對非預應力鋼筋砼樓板不應小于50mm，對預應力混凝土樓板不應小于60mm。當筒芯沿順筒方向間斷布置時，橫筒肋寬不應小于50mm。樓板上、下翼緣厚度（即板頂厚度和板底厚度）取0.1-0.2h（h為板厚），宜相等且不應小于40mm。

（2）箱體內模：箱體間肋寬與箱體高度的比值不宜小于0.25，肋寬尺寸，對鋼筋混凝土樓板不應小于60mm，對預應力混凝土樓板不應小于80mm。板頂厚度、板底厚度不應小于50mm，且板頂厚度不應小于箱體底面邊長的1/15。

根據不同板跨及樓面荷載的不同，在實際工程的設計經驗應用中，一般非預應力雙向板采用的板肋寬度、翼緣厚度見表2。

3.4樓板內暗梁

混凝土空心樓板上不宜設置隔墻，如必需設置隔墻時應在該部位墻下設置通長的暗梁（該區域改用實心板），暗梁寬度可取300～600mm（或當有框架柱時同框架柱截面寬），暗梁高度同空心樓板厚。砼空心樓板周邊與梁、柱、墻的連接處，應設置80mm-板厚寬度的實心板，以提高局部的受剪承載力。另外，當空心樓蓋跨越框架梁時（此處已不允許布置普通框架梁），宜設置同上暗梁，暗梁配筋錨入框架柱內。