GBF高強薄壁管雙向空心樓蓋的簡化計算方法

文｜河北城鄉建設學校 董學軍

前言

針對現澆混凝土空心板樓蓋，在現有的計算之中，還沒有任何的成熟計算模式。在建模計算之中，都是直接利用空間有限元分析軟件來進行計算，但是在具體操作中，設計人員面臨的難度較大。如果在模擬之中可以利用準確的三維空間模型來進行操作，就會增大建模難度，也會延長計算時間，無法與工程的實際要求相互匹配。所以，為了能夠將這一項技術應用推進，并且可以邁出實質性的一步，就應該探討一種更為簡單的計算方法。

1.結構模型的簡化

簡化結構模式，需要考慮到簡化之中是否可以與設計精度要求相互匹配；然后，才是適用條件是否可以得到滿足，最終找到更為簡單的方式。

在現階段的現澆混凝土空心無梁樓蓋中，其結構都是由無數空間受力的“工”字形梁構成的，因為在垂直的布管和順管的方向上還有截面抗彎剛度方面的差異，所以，相比一般的雙向板，其傳荷的模式也會有明顯的差異。為此可將樓板簡化為井字型次梁，順布管方向和垂直布管方向板的截面抗彎剛度差異的問題即可解決。如此，結構就會成為常見的框架式結構，主要是通過TBSA和PKPM等，讓設計人員做好計算。

空心樓板與常規性梁板的等代折算是現澆混凝土空心無梁樓蓋模型的根本所在。在原則上，根據折算后剛度保持不變的基本原則進行。

（1）確定井字型次梁的位置和數量

井字型次梁的數量取決于兩個方向的跨度和GBF高強薄壁管的長度，一般管長取1-1.5m左右，就已滿足對計算精度的要求。垂直管方向沿管間肋兩側各取一半管長為計算單元進行折算；順管方向根據垂直管方向確定出的計算單元和折算出的每單元剛度，按照兩個方向等代梁剛度差不大于10%的原則確定取幾個孔中心距為一個計算單元，從而得出兩個方向等代井字型次梁的位置和數量。見圖1。

（2）確定兩個方向等代井字梁的截面參數

圖1 井字型次梁的位置和數量示意圖

根據等剛度的原則確定兩個方向等代井字梁的截面參數。

垂直管方向：(見圖2)

按抗彎剛度相等的原則，就可以將其折算成為對等厚度的矩形截面，在對于截面的寬度進行計算的時候，具體：

空心板的垂直管方向的截面慣性矩為：

垂直管方向的等代矩形截面慣性矩為：

由 (1)=(2)可求出等代矩形截面的寬度：

順管方向：(見圖3)

對于同厚度的矩形截面進行計算，主要是參考抗彎剛度相對對等的原則，其順館的寬度為：

對于空心板，其垂直管方向截面慣性矩為：

垂直管方向的等代矩形截面慣性矩為：

由(1)=(2)可求出等代矩形截面的寬度：

2 荷載的簡化

在簡化結構模型之后，需要計算并簡化樓面荷載，因為樓面的恒載護受到空心管布管情況的影響，所以，就需要計算并且簡化恒載，并按照實際值來進行荷載的輸入。

（1）樓板恒載

針對空心樓板：

式中：m—在一個柱網內GBF空心管的根數； d—GBF管的直徑；

空心樓蓋恒載：

標準值：G=G1+G2

G2-GBF管是由廠家所提供的均布恒載的標準值。

（2）梁上反向荷載

在計算的時候利用結構設計軟件進行，柱的中心線就是荷載的取值范圍，但是重復計算了主梁與次梁的梁寬板荷。因為本身的梁寬過大，所以，在具體的計算之中，就應該扣除板荷；當然，在等剛度的次梁代換之后，原本的空心樓板的自重同等代次梁之間是不相符的。針對這兩個問題，在重復計載部分扣除方面，需要將反向的均布線荷載輸入主梁和次梁之上來進行。

主梁上的反向荷載為：

次梁上的反向荷載為：

①順管方向次梁的反向荷載為：

②垂直管方向次梁的反向荷載為：

3.計算步驟

現澆GBF高強薄壁管雙向板樓蓋的計算步驟如下：

（1）按照設計之中對于板跨荷載以及柱網大小所提出的要求，就能夠將空心樓板的厚度和框架扁梁界面尺寸確定，當然，樓蓋的厚度同暗梁的高度是相互一致的。

（2）布管方向的確定。在相同的跨度之中，需要根據同向的方式進行均勻的布管。對于相互臨近的，需要選擇彼此垂直的方式來進行布管。

圖2 垂直管方向計算示意圖

圖3 順管方向計算示意圖

（3）薄壁管的管徑、傳唱度、管頂與底翼厚度以及順館方向的中間腹腔肋寬度等，都需要按照空心樓板的實際厚度來加以確定。在這一部分尺寸確定之后，應該考慮到混凝土澆筑的過程中，才有利于底層混凝土的流動，同時，也能夠符合最小的鋼筋保護層厚度的需求。

（4）對于等代井字型次梁，其截面尺寸、位置與數量，都需要通過簡化的結構模型來確定。

（5）樓面恒載大小可以通過荷載的簡化方式來加以確定。

（6）按照TBSA和PKPM，就可以將樓面荷載、等代井字梁的截面參數和實際的數量輸入其中，通過程序的合理分析，就可以將具體的配筋梁計算出來。

（7）在主梁和次梁配筋計算出來后，就需要在原本貸款通信樓蓋寬度范圍之中平均的進行次梁配筋分配。在配筋重新分配過程中：鋼筋要保持相同的直徑、在垂直布管上，要合理的、均勻的分布鋼筋；在空心管肋中，按照順布管的方向做好鋼筋的布置。

（8）在施工圖繪制之前，需要按照實際的設計規范標準，驗算各種承載力，確保其能夠滿足實際的施工設計要求，這樣才能讓施工圖的繪制更加標準與規范。