新型现浇钢筋混凝土双向空心楼板正截面承载力简化计算.pdf

4 6 江苏建筑 2 0 1 2年第 5期 ( 总第 1 5 0期 ) 新型 1乙 i 尧 钢筋’? 麟 土 双向 空心 楼板正 截面 承载力 简 化计算 周 海 兵 ， 宣 卫红 ， 陈 育 志 ， 陈 晓 洪 ( 金陵科技学院建筑工程学院， 江苏南京2 1 1 1 6 9 ) 『 摘 要1 新型现浇钢筋混凝土双向空心楼板采用球状塑料填充物阵列排列形成空腔， 具有自重轻、 双向承栽、 施工方便， 同时具有一定保温隔音性能等特点。针对这一新型现 浇钢筋混凝土空心楼板 ． 根据 刚度 、 面积等效的原则 ， 对普通钢 筋混凝 土楼板与新型现浇钢筋混凝 土空心楼板的正截面承栽力计算进行 了比较分析 ． 得 出普通现 浇钢 筋混凝 土楼板 的设计 计算方 法 可 以作 为该 种 新 型 空 心楼 板 的 简化 设 计 计 算 方 法 。 『 关键 词1 现浇钢筋混凝土空心楼板； 球状填充物； 双向承载； 计算方法 『 中 图分类 号] T U 3 7 5 ． 2 『 文献标 I R ~] A f 文章 ~- ] 1 o o 5 — 6 2 7 0 ( 2 0 1 2 ) 0 5 — 0 0 4 6 — 0 2 S i mpl i fie d Ca l c u l a t i o n o f No r m a l S e c t i o n Be a r i ng Ca pa c i t y o f Ca s t - i n - - s i t u Re i n f o r c e d Co nc r e t e Two Di r e c t i o n Ho l l o w S l a b ZHOU Ha i -bi ng XUAN W e i -h o ng CHEN Yu— — Zhi CHEN Xi a o — — h o ng ( A r c h i t e c t u r a l E n g i n e e r i n g I n s i t u t e ， J i n l i n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 1 1 6 9 C h i n a ) Abs t r a c t：A n e w t y pe o f c a s t -i n -s i t u r e i n f o r c e d c o n c r e t e b i a x i a l ho l l o w s l a b c a n b e p o u r e d b y pl a c i n g s ph e r - i c a l p l a s t i c fil l e r i n t h e c e n t e r o f t h e s t e e l r e i n f o r c e me n t c a g e ．Th e s l a b h a s t h e a d v a n t a g e s o f l i g h t we i g h t ， l o a d - c a r r y i n g c a p a c i t y i n t w o - d i r e c t i o n ， c o n v e n i e n t c o n s t r u c t i o n ， t h e r ma l i n s u l a t i n g a n d s o u n d i n s u l a t i n g ，e t c ． Ac c o r d i n g t o t h e e q u i v a l e n c e p r i n c i p l e i n s t i f f n e s s a n d a r e a ， o r d i n a r y r e i n f o r c e d c o n c r e t e s l a b a n d t h e n e w b i a x i a l h o l l o w s l a b a r e c o mp a r e d i n b e a r i n g c a p a c i t y o f n o r ma l s e c t i o n ． An d d e s i g n c a l c u l a t i o n o f o r d i n a r y r e i n — f o r c e d c o n c r e t e s l a b c a n b e u s e d a s s i mpl i fie d me t h o d o f t he n e w bi a x i a l h o l l o w s l a b． Ke y wo r ds： c a s t -i n- s i t u r e i n f o r c e me n t c o n c r e t e ho l l o w flo o r ；s p h e r i c a l fil l e r ；l o a d -c a r r y i n g c a p a c i t y i n t WO -- di r e c t i o n ；c a l c u l a t i o n me t h o d 0 前 言 为了适应现代建筑多功 能、 多用途 、 大柱 网、 大开间的 需要 ． 新 型钢筋 混凝 土空心楼板不 断涌现 ． 并且伴随着 内模 技术的不断发展和完善 ． 得到迅猛 发展 无梁空心楼板体系 便是继普通梁板 、 密肋楼 板 、 无粘结预应力平板后 出现的一 种新型结构体系 ． 目前已越来 越多地应 用于工程 实际。 无梁楼盖 中的空腔 是靠 填充物形成的 ． 随着该技术的 不 断推 广应用 ． 作为形 成空心楼盖腔 体的填充物 ． 在形状 、 原 材料 及成孔方 式上也越 来越 多样化 ． 总结下来 ． 主要有 以 下几种 ： 长方体发泡塑料 、 高强 薄壁 管 、 高强薄壁盒 、 圆柱型 芯模 、 箱体 、 芯筒 等[ t - 4 ] B D F管和 G B F 管现浇空心板与梁板结构比较 ．相 同净 高时层高可降低 ： 模板简单 ， 施工方便 ； 顶棚平整简洁 ． 管线布 置方便 ； 节省材料 ． 降低成本 ， 但增加空心管安装工序 。同 时 ． 这种薄壁管现浇空心板未能形成双 向均匀受力 。 薄壁箱体曾作为薄壁管的升级产品出现 ．其最大优点是 空心率大 ． 配筋率低 ． 可以节约更多的钢筋及混凝土． 节约造价 更为明显。但薄壁箱体底部混凝土难以振捣 ． 容易形成空洞 针对上述空心楼板 的不 足 ． 本 文作 者发明了一种新型 2 0 1 1 年度江苏省 “ 六大人才高峰” 资助项 目 现浇钢 筋混凝土 双向空心楼板 ．其填充物采用废弃塑料 等 材料制 成空心球体 ． 空腔 内再填充保温材料 ． 这样 的填 充物 均匀放 置并固定 在楼板上下层钢筋之 间 与薄壁管现 浇空 心楼板 比较实现了真正意 义上 的双 向承载 ．而且 同样 具备 相 同净 高时层高可降低 ： 模板 简单 ， 施 工方便 ； 减轻楼 板 自 重 ． 节省费用等优点 与箱型填充物相 比较 ． 避免 了填充物 下 部 混 凝 土 浇 空 问 题 的 出 现 1 现 浇 钢 筋 混 凝 土 空 心楼 板正 截 面 承载 力计 算 方 法 普通现浇 钢筋混凝 土楼 板可以简化 为宽度为 l m． 高 度 为板厚 的矩形截面梁进行正截面承载力及配筋计算 B D F管现浇 空心板见 图 1 ．通过 剖面图可 以看 出 ． 该 种 空心楼板可 以简化 为双 向不 同的工字型梁进行承载力及 配 筋计 算 而本文提 出的新 型现浇钢筋 混凝土 空心楼板 为在 钢 筋网区格内按一定 间距放置球状填充物 ．浇筑完混凝 土后 可以在楼板 内形 成双向的变截 面工字型梁 ． 截面见图 2 。图 2所示 为填充物空心球体顶点处剖 面图 ．偏 离顶点 的剖面 【 收稿日期1 2 0 1 2 - 0 8 ． 3 1 【 作者简介】 周 海 兵 ， 金 陵 科 技 学 院 建 筑 工 程 学 院 ， 学 生 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2年第 5期 ( 总第 1 5 0期 ) 4 7 为翼缘和腹板 均逐渐加 大的工字 型截 面． 直至加 大到矩形 截面。 因此 在简化设 计计算时 ， 以图 2所示 的双 向工字 型 截 面进行正截面承载力计算是偏于安全 的。 ． ‘ ) 图 1 B D F管现浇空心板剖面示意 图 图 2 新型 现浇钢筋混凝土双向空心楼板剖面示意 图 2 算例 2 ． 1 普通现 浇钢 筋混 凝土楼板正截面承载力分析 f l 1 计算条 件 以某办公楼 l 块 3 ． 9 mx 6 ． 0 m双向板为例进行计算 ①楼面做法： 1 0 0 mm厚现浇钢筋混凝土楼板 ． 1 2 mm 厚混合砂浆抹底 ． 2 0 mm厚水泥砂浆结合层 ． 1 0 mm厚瓷砖 地 面 面 层 ②楼面荷载： 根据《 建筑结构荷载规范》 ， 办公室的均 布活荷载标准值 为 2 ． 0 k N ／ m 2 ③材料： 混凝土强度等级为 C 3 0 。 f 2 1 荷 载设 计值 g =1 ． 2 x 4 ． 1 5 4 = 4 ． 9 8 k N／ m ． q =1 ． 4 0 x 2 ． 0 = 2 ． 8 0 k N ／ m g 9她8 0 6 3 8 k N ／ m2 , q ~-2 ．8 ( F 2 = l A0 k N ／ m f 3 1 弯矩及 配筋计算 双 向板跨 中最大弯矩 肘一： 5 ． 4 3 k N m ／ m A ,- 器 = 2 7 2 m m 2> A ，~ O 8 @ 1 5 0 (A 3 3 5 mm ) 。 2 - 2 新型现浇钢筋 混凝 土双向空心楼板正截面承载力分析 f 1 ) 计 算截面的确定 采用 与算 例 1相同 的设计条 件 ． 在 钢筋网区格 内布置 球状 填充物 。 球 的直径为板 厚扣除保 护层厚度 ， 取 7 0 m m。 填 充球体后 的楼 板剖 面如图 2 。 根据面积和惯性矩相等原则 ． 将空心板 的圆孔换算成等 效 的矩形孔 。 等效矩形 的高为 h 。 宽为 b 。 且形心位置不变【】1 ， 如 图 3所 示 t g " 图 3新型现浇钢筋混凝土双 向空心楼板剖面简化示 意图 由 ，6 ^ = } 仃 D ， 吉b h 3= ~ - 丌 得 ^ = D， 6 = 们 由 D = 7 0 m m， 得 h = 6 0 ． 6 m m， b = 6 3 ．4 m m。 该 新 型 空 心 板 的 双 向 剖 面 均 可 视 为 一 排 并 列 的 工 字 型梁 。 工字型梁的截面尺寸见图 4 。 r 广— —]— 图 4工宇 型梁截面 尺寸示意图 ( 2 ) 设 计计 算分析 跨 中最大弯矩 为 X方 向． Mx = 4 ． 3 4 k N m ／ m．而 每 1 m 宽度包 括工字型梁 的数 目 n = 1 0 0 0 ／ 1 5 0 = 6 ． 6 ．则每根工 字型 梁承担 的弯矩值 Mx= 4 ． 3 4 ／ 6 ． 6 = 0 ． 6 6 k N． m 确定工字 型梁截 面类 型 ： ， h o - h ： 1 2 ) = 1 4 。 3 x 1 5 0 x 1 9 ．7 x ( 8 0 - 1 9 ． 7 ／ 2 ) = 3 0 k N m >0．66 为第一类 型截面 。即受压 区在工 字型梁上翼缘 内， 其 配筋计算过程可 与矩形截 面梁 相同 2 ． 3 新型现浇钢筋混凝 土双向空心楼板 与普通现浇钢筋混 凝土楼板 的比较分析 经计算可 知 ． 该新 型空心楼板可等效为具有 双向工字 型梁截 面的楼板 ．而且工字 型梁 的弯 曲受压部分在其翼缘 内 ， 故配筋可与普通现浇钢筋混凝土楼板 的计算相 同。 4 结 语 ( 1 ) 对本文的新型现浇钢筋混凝土双向空心楼板中的填 充物． 可以根据板厚及钢筋保护层厚度确定填充球的尺寸。 ( 2 ) 可 以采用与普通 现浇钢筋混凝土楼板相 同的计算 方 法进 行新 型现浇 钢筋 混凝土 双 向空心楼板 的设 计 与计 算 。而且 。 由于填 充球 取代 了部分f 本文算例 约为 8 ％) 混凝 土重量 ．故采用 与普通 现浇钢筋混凝 土楼 板相同的配筋是 偏 于安 全的 ( 3 ) 如果 在厚板 中采用该 种技术 ． 填 充物可 以取代 更 大 比例 的混凝 土 ． 将产生较大的经济和社会效益 。 由于本 文的新 型现浇钢 筋混凝 土双 向空 心楼板设 计 计算方 法采 用的是简化的与普通现浇钢筋混凝土楼板相同 的设计计算 方法 ． 进一步的分析可采用实际 的楼板 自重 ， 并 采用有 限元计算 方法进行 较为精确的计算 ．以期 对这种简 化设计 计算方法进行必要的修正。 参考文献 ⋯ 1高仲 学， 程文， 黄 晓晖 ， 等． 无柱 帽混凝 土空心无 粱楼 盖的 设 计与研究Ⅱ ] ． 工业建筑 ， 2 0 0 3 ， 3 3 ( 2 ) ： 3 4 — 3 7 ． [ 2 ] 党 纪． 现 浇混凝 土蜂 窝式空 心板 的试验 研 究【 D 】 ． 东 南大 学 ． 2 0 0 6 ． 【 3 】 徐 继 东． 现浇混凝 土空心楼板 的应 用研 究【 D】 ． 厦 门大学， 20 0 7． [ 4 l ~ a萍． 现浇空心楼板的试验研 究及在 工程 中的应用【 D】 ． 大 连理工大学 ． 2 0 0 3 ． 【 5 】 吴琦军， 肖宏 亮． B DF管现浇混凝 土空心楼 盖技 术运 用总 结U 】 ． 山西建筑 ， 2 0 0 9 ， 3 5 ( 2 1 ) ： 1 5 1 — 1 5 2 ． 【 6 】 周 以大． 大跨度 现 浇无 粱空心楼 板的 应 用1 ] 1 ． 建 筑施 工 ， 2 0 0 4 ， 2 6 ( 6 ) ： 5 0 9 ～ 5 1 0 ． 【 7 】朱炳 寅．无 梁楼 盖结构计算 方法的探 讨 口 ] ．建筑结构， 1 9 9 9 ， 2 9 ( 8 ) ： 2 6 - 2 8 ． 1 ● _ _ 1 ]●引●_ _ 1 ． — 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m