空腹樓板在建筑結構設計中的應用探究

呂健

（廣東熹和工程設計有限公司 廣東江門 529000）

不同于傳統樓板，空腹樓板內部的模盒屬于預制構件，主要由質地較輕的防火材料來加工而成，最終形成了復合樓板，其質地較優、性能更優良，有著高度的隔音、隔熱等功效。將這種樓板運用于建筑工程結構設計中能夠有效控制建筑材料，例如：混凝土、鋼材等的使用量，控制建筑施工周期，降低工程施工成本，提高工程整體的建設經濟效益。

1 空腹樓板在建筑結構應用的優勢

1.1 節約成本，提升結構承載力

樓板在整個的建筑結構中屬于受彎控制結構，它的結構承載力和其截面高度有關系，通常截面高度越高，樓板結構的抗彎承載力越強，二者之間比例為1：4。空腹樓板內部混凝土空心率較大，一般達到60%以上，這就意味著使用空心樓板時，可以節省60%以上的混凝土就能達到同樣的樓板截面高度，也能照常提升結構的抗彎承載力，這樣就在節約成本、節省材料的前提下來確保樓板具有同樣的承載力。

1.2 減少傳力環節，減少受力構件

以往所采用的梁板構造傳力環節較多，具體為：樓面荷載以線荷載方式統一傳輸至次梁，進而傳至主梁，進而傳至柱子。空腹樓板結構一般用在兩大結構中：①板-柱-剪力墻構造，此時的傳力方式發生變化，主要讓樓板的面荷載傳至支柱。②大板-框架構造。這一結構的傳力途徑為：樓板面荷載直接傳至框架梁，進而傳至支柱，這樣整個過程中就削減了傳力環節，力的傳輸線路也逐漸變短，不僅能減少材料的使用，還能提高結構的穩定性。

1.3 傳力方式的優化

普通的梁板結構中通常梁體和板材的剛度差距很大，板材的外剛度不納入考慮范圍，樓板荷載可以根據面積以線性方式傳至梁，空腹樓板截面高度更高，是普通平板的五倍，截面慣性矩也更大，此時板的平面外剛度則提高，使得梁剛度和板剛度大致相當，從而調整了荷載的傳遞模式，荷載聚集于支座位置，使得梁跨中反力變小。空腹樓板一般就是在調整梁板之間荷載傳遞的方式來優化梁的受力模式。

1.4 優化截面的受力

一般情況下，空腹截面的受力程序同翼緣的寬度有關，二者是正相關關系，空腹樓板的肋間距離一般達到580mm，厚度的極值則依照混凝土設計的相關規程來設定數值，本著使用最少材料、控制自重的原則，參照科學的設計規范與規定，翼緣的參與度越大，對應的樓板受力模式越優化，然而，空腹樓板則能滿足這一要求，這樣就優化了截面受力。

2 空腹樓板在建筑結構設計中的應用

2.1 巧妙地設計了主梁-大板結構

主梁-大板結構-般包括兩大結構形態：單跨板或連續板。如果只安裝單跨板，通常適合選擇密肋截面，這樣不僅成本低廉，而且能夠控制自重，又能確保截面功能的有效發揮，如果選擇連續板類型，實際的結構設計則可嘗試箱型截面。截面和模板也可以配合使用，也可以將箱型截面安裝在支座兩側，這樣支座就可以足夠承受對應的彎矩，支座兩側的單板處也要采用密肋截面來承受結構彎矩，這樣就在某種程度上減輕了建筑的結構自重，以此來優化截面性能，確保其優勢功能的充分發揮，這樣就達到了成本的控制，又充分發揮了結構的功效。

2.2 無梁板的科學設置

當空腹樓板應用于無梁板構造時，如果發現荷載范圍、柱網面積等不夠大的狀態下，則可以嘗試密肋截面，如果截面范圍與柱網面積都很大的模式下，就要盡量選擇箱狀截面。實際的無梁樓板設計中，如果將空箱樓板應用其中，則應讓兩大結構配合使用，從中發揮其優勢，可以在柱頂板材中科學地設計箱型截面，中間環節設計密肋截面，而且要合理把握支柱之間距離的前提下來科學控制。

2.3 截面配筋的結構設計

2.3.1 有梁板的配筋設計

（1）板面負筋。空腹樓板順著支座長的板面負筋通常選擇兩大配筋模式，其一和實心板一致，也就是按照每延米來設計在板材中，其二按照每肋來安裝于密肋區，要確保板面支座負筋在板材中的長度同實心板一致，通常要達到板材短跨度的1/4。

（2）板底配筋。T狀密肋板，因為其肋條寬度很窄，可以將單獨的鋼筋設置在肋底部，如果是工狀密肋板，下方翼緣寬度則可以達到150～200mm，可以增加鋼筋數量，達到3根，如果是箱型樓板，其底部配筋一般選擇兩大方式：一種方式和實心板的配筋方式相似，第二種則依照每肋配設于密肋中。

（3）翼緣配筋。面層板、箱型板等的底面一般依照結構來配設鋼筋，通常可以配設在雙向肋間，肋架的立筋的直徑達到直徑6～10mm。肋內部箍筋，通常選擇單支箍。

2.3.2 無梁板的配筋

根據板塊無梁板一般包括以下類型：柱頂板塊、跨中板塊、柱間板塊，依照板帶無梁板進行規劃則一般包括：柱上、跨中板帶，其中板帶和板塊之間有如下的關系：柱上板帶等于柱頂板塊、柱間板塊和柱頂板塊之和，跨中板帶則等于柱間板塊、跨中板塊以及柱間板塊之和。其中板底的配筋可以根據板帶來設計，具體的配筋同梁板的配筋方式類似。板面配筋中的負筋一般根據板塊來設計，可以將雙向受力筋安裝于柱頂部板塊中。

2.4 建筑結構內力分析

2.4.1 主梁-大板結構內力

其內力分析同于普通的梁板構造，一般借助于各類軟件，然而，空腹樓板的截面厚度通常較大，高出實心模板的4倍之多，對應的干擾梁體剛度的翼緣寬度也將上升，樓板自身的截面慣性矩也將上升達到100倍之多，對應的外剛度也得到了充分地利用。實際計算中通常借助智能軟件。對此應該將樓板納入內力分析范圍，而且要依照等剛度思路來取值等效樓板厚度來對應運算，其中樓板的內力計算方法和實心樓板的計算方式一致。然而，實際的計算中總結出，無論怎樣分析內力，板的設計承載力都要超出設計的數據，一些影響性因素，例如：材料強度可以列入考慮范圍，然而，也無法消除這種差距。樓板處于極限條件下，其支座處可能在負彎矩影響下出現頂端裂開現象，跨中一般會因為正彎矩的影響出現下端裂開現象，這樣跨中與支座二者中間就將出現拱度，支座自身有限制作用，樓板整體上受到穹頂、薄膜等的影響，板材平面也將出現一定的水平推力，其同拱度的力矩能夠控制不同計算截面的彎矩。通過上面的分析可以看出，實心樓板在實際使用中存在多種弊端，空腹樓板則有效地解除了困惑，因為他的截面高度更高，達到實心樓板的幾倍，高跨度比例也達到普通實心樓板的兩倍之多。這就意味著它的拱度將增大，水平推力下降，也就不會對邊界產生較大的控制和約束，控制了計算彎矩數量。

2.4.2 無梁樓蓋構造

可以選擇內力分析法來對樓蓋結構的內力加以分析，具體方法為：等代框架法、經驗系數法，其中后者的適用范圍相對有限，一般適合于垂直荷載下的內力分析，如果忽視水平荷載，這一方法相對科學、便捷。其中第一種方法應用于水平與垂直荷載計算時，則要對框架梁的寬度取不同值。

3 總結

空腹樓板在建筑結構設計中的應用具有普通實心樓板不具有的優勢，體現在節省成本，提高結構承載力以及優化內力傳遞等方面。空腹樓板的使用優化了建筑結構的安全性能，提升了局部結構部件的承載力，這樣就能在節省成本的前提下達到同實心樓板同樣的建筑結構設計質量。

[1]徐培福，主編.復雜高層建筑結構設計[M].中國建筑工業出版社，2005.

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