甘肃省兰州市银滩路小学综合教学楼现浇混凝土空心楼盖结构设计
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【摘 要】甘肃省兰州市银滩路小学综合教学楼采用了新颖的空心楼盖结构。该结构为大柱网结构，一般柱网均为8.4mx7.2m、7.2mx7.2m，适宜采用空心楼盖结构，本篇详细介绍了该结构的设计流程以及原则，可为同类工程设计提供参考。
【关键词】空心楼盖；柱网；箱体
前言
对于较大跨度的现浇钢筋混凝土楼盖，通常都采用单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、密肋楼盖和无梁实心楼盖等多种形式。肋梁楼盖有次梁使楼层净高降低，影响使用；无梁实心楼盖则因跨度较大，使得楼板厚度加大，从而使结构自重加大，配筋加大，工程造价加大，尤其对于抗震设防地区，工程造价将大大增加。
为清除上述大跨度钢筋混凝土楼盖传统形式存在的问题，便出现了现浇空心无梁楼盖。这种楼盖是一种非抽芯成孔形成的圆孔代替厚板中部的混凝土，以达到减轻楼盖自重而板承载力不变的目的。
1 工程概况
甘肃省兰州市银滩路小学综合教学楼位于安宁区银滩路小学校园内，是安宁区政府非常重视的一个项目。该教学楼为四层框架结构，除底层层高为3.9m外，其余各层层高为3.6m外，柱网尺寸大部分为8.4mx7.2m、7.2mx7.2m，仅个别为小跨度柱网。考虑到小跨度柱网采用空心楼盖不经济，小跨度柱网范围内的楼盖不采用空心楼盖。楼面活荷载：教室2.0KN/m2；体操房：4.0KN/m2；微机室：3.0KN/m2；多媒体教室：3.0KN/m2。
2 设计依据
空心楼盖由钢筋、混凝土和内模三部分组成。钢筋、混凝土和普通的楼盖设计要求一样，内模可采用空心的筒芯、箱体，也可采用轻质实心的筒体、块体，轻质实心内模材料中氯化物和碱的含量必须符合现行有关标准的规定，且不能含有影响环境和人身健康的有害成分。本工程采用的内模为空心的箱体。箱体平面尺寸为500mmx500mm。
根据规范《钢筋混凝土结构设计规范》和《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》以及甲方提供的资料，可知对于内模为箱体时，楼板厚度不宜小于250mm，肋宽不应小于60mm，板顶、板底混凝土厚度不应小于50mm。故本工程取楼板厚250mm，肋宽70 mm，板顶、板底混凝土厚度分别为50mm、70mm，具体尺寸请见图1。
3 结构整体计算
考虑到单独用空心楼盖结构做整体计算分析，难以对空心楼盖结构有深刻的认识，故采用比较普通楼盖结构与空心楼盖结构的方法来对空心楼盖进行计算分析。结构整体计算分析采用《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》。框架梁、柱截面尺寸，框架梁上线荷载，结构计算参数等均相同。
普通楼盖：板厚210mm，恒载6.75 KN/m2，结构计算结果见表1。
空心楼盖：根据规范要求，当结构整体分析需要考虑楼板平面内的刚度及水平力时，可按与之体积相当的实心楼板考虑，故取空心楼板厚250mm，根据甲方提供的资料，恒载4.5 KN/m2，结构计算结果见表1。
结论：从周期、层间位移角、位移比、框架柱最大轴压比看，空心楼盖结构比普通楼盖结构刚度明显增加
4 空心楼盖板计算
承载力计算
空心楼盖板承载力计算采用弹性算法。边缘梁的约束按简支计算，其余梁的约束按固端计算。空心楼盖承载力计算时，截面应取空心楼盖的实际截面，具体换算的步骤如下：
（1）取1140mm长度单元为一个计算单元，计算单元见图2；
（2）根据空心截面刚度与形心不变原则，得出空心楼盖实际截面尺寸，见图3；
根据以上得出的空心楼盖实际截面尺寸，再根据PKPM中得出的板边缘弯矩，便可根据公式As=M/（0.9fyho）计算出配筋量。根据规范查得fy=300 KN/m2，得出ho=230mm。
5 空心楼盖配筋原则、构造要求及施工图
空心楼盖配筋宜采用裂缝控制较好的带肋钢筋或焊接钢筋网片，宜采用分离式配筋，跨中的板底钢筋应全部伸入支座，支座板面钢筋跨内延伸的长度应覆盖负弯矩图并满足钢筋锚固的要求，纵向受力钢筋与箱体的净距不得小于10mm，在肋宽范围内，应布置箍筋。配筋率计算时，楼板截面面积应按楼板的实际截面计算。依据以上原则空心楼板的施工图如下图4。
6 结论
空心楼盖结构与一般楼盖结构相比，板底无次梁、无凸出部位，房间无须吊顶，提高了净空高度，减少了相应的经济开支，结构整体自重明显降低，地震作用明显降低，土建工程费用大大降低，节约了大量资源，符合国家大力倡导的低炭原则。
由于空心楼盖结构的设计与施工中有很多环节与传统做法有一定区别，所以需要制定合理的设计和施工方案，做好技术交底，严格执行质量检查和验收制度，以保证工程质量。
参考文献：
[1]建筑结构荷载规范，GB50009-2001（2006年版）.
[2]混凝土结构设计规范，GB50010-2002.
[3]建筑抗震设计规范，GB50011-2010.
[4]现浇混凝土空心楼盖结构技术规程，CECS 175：2004.