现浇混凝土空心无梁楼盖结构设计探析.pdf

广东建材2 0 0 7年第8期 随着现代建筑的迅猛发展, 满足人们使用功能的同 时, 尽可能降低造价, 使用合理的结构形式。 一个建筑物 中, 混凝土楼盖的造价约占土建总造价的 2 0 % 3 0 % ； 高 层建筑物中,混凝土楼盖的自重约占总自重的 5 0 % 6 0 % 。由此看来, 降低楼盖造价并减轻结构自重, 具有重 要意义。为了满足高层建筑对层高、 自重、 大空间、 灵活 隔断以及抗震等方面提出的更高要求, 研究新的、 更舒 适的、 技术经济效果更好的钢筋混凝土结构体系是当务 之急。 空心高强薄壁管现浇无梁楼盖技术便是继普通梁 板、 密肋楼板、 无粘接预应力平板后的一种全新现浇结 构体系, 它为 2 1 世纪建筑现代化提供了技术支撑, 是一 种性能价格较优越, 更符合人类需求的高技术水平的结 构体系, 且有巨大的社会经济价值。 1工程概况 某教学楼为框架结构, 其中地下 1 层, 地上 6 层, 北 侧长 6 0 . 0 m , 西侧长 7 0 . 0 m , 宽约 1 6 m , 呈 “L ” 型, 总建筑 面积 1 2 0 0 0 m 2 。北侧东部为 6 层阶梯教室,跨度尺寸为 1 5 m 1 5 m , 以下仅介绍该工程阶梯教室段的大跨度楼板 采用现浇混凝土空心无梁楼盖技术 ( G B F 高强薄壁管) 的设计计算方法。 2结构方案的选择 该工程建筑场地土为中软场地土,场地类别类, 抗震设防烈度为 8 度, 设计地震加速度值 0 . 2 0 g 。由于 建筑使用功能上的需要, 该工程有以下几个特点: 阶梯教室段需要大而灵活布置的空间, 跨度尺寸 为 1 5 m 1 5 m 。 由于建筑层高的限制以及使用上对房间净高度 的需要, 结构梁的高度不能超过 6 5 0 m m 。 阶梯教室楼面使用荷载较大,活载为 3 . 5 k N / m 2 。 根据以上特点, 跨度大而梁高又受到限制, 荷载较大, 为 解决这些问题, 采用了现浇混凝土空心无梁楼盖技术。 3现浇混凝土空心无梁楼盖的设计与计算 3 . 1现浇混凝土空心无梁楼盖体系设计原理 空心无梁楼盖体系按 “空间等代框架结构” 设计计 算, 柱与柱之间暗梁, 通过现浇实心暗梁与现浇空心楼 盖上下翼缘紧密结合形成加强的扁框架梁。 空心无梁楼 盖沿顺管方向为 “工” 字形截面, 有可靠的传力保证； 在 垂直管方向由于楼板内配置了肋间钢筋可形成空间桁 架的传力体系, 但在最薄弱处仅存在上下翼缘, 为了保 证上下翼缘能共同工作, 空心管的排放为 1 m 一根对接, 对接处留 5 0 m m 的肋,在肋间配置适量钢筋增强楼板整 体性。 从设计方面考虑, 空心无梁楼板不同于普通有梁板 体系中的楼板, 普通有梁板体系中的楼板参与抵抗水平 地震作用是通过调整梁刚度放大系数考虑, 在设计计算 和构造措施方面楼板本身是不做抗震设计的, 仅考虑承 受垂直荷载, 其内力可通过静力计算手册查得, 而空心 无梁楼盖由于板厚 h 很大, 本身可直接参与抵抗水平地 震作用。 通过暗梁和现浇的空心楼盖形成加强的扁框架 梁, 楼板其本身在靠近柱和暗梁的一定范围内是框架梁 的一部分,此范围内的楼板是按照框架梁进行设计的。 柱和柱之间形成加强的扁框架梁其等效刚度不亚于常 规结构框架梁的刚度, 加强的扁框架梁自身有足够的刚 度传递水平地震力,关键在与柱的联结传递水平地震 力。楼板与柱联结节点如下图所示。现以 Y 方向框架梁 与柱联结为例: Y 方向的 “工” 字形框架梁上的弯距一部 分通过柱宽范围内的暗梁直接传递给柱, 柱宽范围外的 等代框架梁的弯矩先传至 X 方向的框架梁上,在 X方 向框架梁上( Y 方向框架梁的宽度范围内) 产生一个等 现浇混凝土空心无梁楼盖结构设计探析 孙 余（湖南省冷水江市建筑设计院） 摘要:结合工程实例, 介绍了现浇混凝土空心无梁楼盖体系的设计原理、 计算方法、 构造措施,并 对现浇混凝土空心无梁楼盖的适用性和优点作了阐述。 关键词:混凝土空心无梁楼盖； 设计原理； 计算方法； 构造措施 楼板与柱联结点示意图 建筑设计与装饰 2 0 6- 广东建材2 0 0 7年第8期 同梁端弯矩的扭矩, 通过此扭矩 Y 方向框架梁的内力可 有效传递给柱。 采用空心无梁楼盖体系必须考虑柱周围 实心暗梁的抗扭承载力, 通过计算后在实心暗梁内配置 相应的抗扭箍筋和纵筋, 就能够保证水平力有效传递。 3 . 2现浇混凝土空心无梁楼盖体系的计算方法 一般楼板与柱子共同工作的范围取每侧跨度的 L / 4 。在双向受力体系的计算上仅考虑楼板的上下翼缘 作用, 不考虑腹板的刚度, 无论是从理论计算还是在实 验验证方面, 考虑腹板的刚度与仅考虑上下翼缘的刚度 这两种情况下刚度相差 1 2 % 左右, 相差不大。这样一来, 双向受力体系中的传力骨架事实上是实心暗梁与空心 楼盖上下翼缘紧密结合的扁框架梁。 仅考虑上下翼缘的空心楼板按等刚度的原则代换 成同厚实心板的宽度可按乘折减系数 0 . 7 估算。 实际输 入计算程序中的梁截面尺寸为 5 5 5 0 m m 6 0 0 m m , 算得配 筋结果即为柱上板带楼板的配筋, 按 升板规范 此配筋 应均匀分布在柱上板带的范围内, 采用空心楼盖体系则 集中配置在暗梁内,通常取此配筋的 7 0 % 分配到暗梁 内, 此计算配筋结果的 7 0 % 按一排布筋所需要的合适宽 度即为暗梁的宽度。楼板的计算按跨中板带简化成 “# ” 字形次梁计算, 以该工程来说, 次梁把 1 5 m 等分为 6 格, 输入电算程序中实心次梁宽度取: （跨中板带宽度 / 5 ） 刚度折减系数 = 次梁宽度。 其中,刚度折减系数沿顺管方向及垂直管方向计 算。 以顺管方向为例, 6 0 0 m m 厚空心楼板的刚度折减系 数计算: I = 5 5 0 6 0 0 3 / 1 2 - 0 . 0 4 9 1 5 0 0 4 = 6 , 8 3 1 , 2 5 0 , 0 0 0 按等刚度的原则代换成同厚度的矩形截面, 矩形截 面宽度为: B = 1 2 I / 6 0 0 3 = 3 8 0 m m顺管方向 5 5 0 m m宽度 的空心楼板等刚度代换成矩形实心截面时, 其刚度折减 系数为: r = 3 8 0 / 5 5 0 = 0 . 6 9 1 该工程 1 5 m 1 5 m 其跨中板带的宽度为 7 . 5 m , 顺管 方向按等刚度的原则代换成实心矩形截面的宽度即为 7 5 0 0 0 . 6 9 1 = 5 1 8 3 m m 。 分成五根次梁后每根次梁的宽度 为 1 0 3 7 m m 。垂直管方向仅考虑楼板上下翼缘的刚度, 其 刚度折减系数也可按上述方法得出, 两方向刚度相差不 到 1 0 % , 在垂直管方向也可算得五根次梁的宽度。计算 后得五根次梁的配筋结果相加之后分配到跨中板带范 围内即为楼板的配筋: B = ( A s 1 + A s 2 + A s 3 + A s 4 + A s 5 ) / 5 3 . 3现浇混凝土空心无梁楼盖体系构造措施 因为无梁楼盖与一般梁板结构在形式上有较大的 区别, 因此存在某些特殊的构造要求。对于该工程具体 要求如下： 框架暗梁宽度不宜大于柱宽 + 3 倍暗梁高度； 框 架暗梁纵筋应一排放置, 且应保证不少于 5 0 % 的纵筋穿 过柱子； 框架暗梁支座纵筋在梁跨度的 1 / 3 和 1 / 4 处分 两次截断；框架暗梁梁端箍筋加密区长度抗震等级二、 三级取 2 . 0 h , 一级取 2 . 5 h , 且应满足楼板抗冲切及抗扭 验算要求；暗梁内箍筋闭合处应设置在混凝土受压区 内。 楼板中 G B F 管净距取 5 0 m m ； G B F 管顶管底混凝土 厚取 0 . 1 h 0 . 2 h ( h 为板厚) , 且不少于 4 0 m m , 对于有暗 埋线管的楼面不得少于 5 0 m m ；G B F 管离梁边预留孔洞 边应不少于 5 0 m m ； 空心楼板中给排水管预留洞、 烟道预 留洞处 G B F 管断开, 板钢筋绕预留洞伸入支座, 对于钢 筋无法绕过预留洞的可将钢筋切断, 但应在预留洞两边 补足钢筋, 且伸入支座； 卫生间楼板下凹时, 则在凹板边 设暗梁, 与 G B F 管平行的暗梁伸至框架梁支承, 另一方 向设至凹板边, 凹板用吊梁支承。 4现浇混凝土空心无梁楼盖的适用性和 优点 从实际应用效果看, 该项技术与一般的梁板结构体 系相比, 钢筋混凝土造价降低 5 % , 模板损耗降低 5 0 % , 还 能节约装饰费用约 1 0 % 1 5 % ,综合造价降低 1 0 % 左右。 同时施工便捷, 使用该技术可直接减少支模、 拆模的工 作量, 能缩短工期近 1 / 3 。从使用功能看, 与普通框架结 构比较, 该项技术使空间更开阔美观, 无柱帽、 无凸出部 位, 实现真正的平板。同时空心楼板的刚度大, 变形小, 抗震性能好。 与此同时, 隔音效果优良, 该楼盖的封闭空 腔技术大大减少了噪音的传递, 克服了上下楼层间的撞 击噪音干扰。 同样, 封闭空腔结构减少了热量的传递, 使 隔热、 保温性能得到了明显的提高, 对采用空调的建筑 来说, 可大大降低空调费用。北京、 广州、 长沙等地均有 采用现浇混凝土空心( G B F 高强薄壁管) 无梁楼盖技术 的实例, 均获得了良好的经济效益和社会效益。 5结语 由此可见, 现浇混凝土空心( G B F 高强薄壁管) 无梁 楼盖技术具有良好的发展前景, 是一项集美观、 经济和 实用于一体的新型技术, 值得借鉴推广。 【参考文献】 程文穰, 李爱群.混凝土楼盖设计 M .北京: 中国建筑工业 出版社, 1 9 9 8, 3 朱聘儒.双向板无梁楼盖 M .北京:中国建筑工业出版社. 1 9 9 9 C E C S1 7 5: 2 0 0 4, 现浇混凝土空心楼盖技术规程 S 丁大钧.混凝土结构学.中国铁道出版社, 1 9 9 1 建筑设计与装饰 2 0 7-