现浇钢筋混凝土空心楼板的结构设计

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摘要：现浇空心楼盖技术是近年新开发的一种混凝土结构体系，本文通过分析现浇钢筋混凝土空心楼板的特点，工程实践证明它既能提高楼层顶面的美观性，又较传统梁板体系经济，介绍其设计方法及工程应用。仅供参考！

关键词：空心楼板 现浇钢筋混凝土结构设计

0前言

在多层和高层钢筋混凝土建筑中,现浇空心楼盖体系应用很广,发展很快，是我国建筑结构领域的一项重大技术创新,是一种全新的建筑结构设计理念，是建设部的重点推广技术。这一新的建筑技术,突破了传统的建筑方法,经专家保守计算建筑造价可降低120元/平方米的投资.未来每年将会为我国节省几百亿元的建设资金。此技术与普通板梁结构比较具有十大突出的技术优势.1.无梁无柱大跨度2.总造价可降低5%―20% 3.房间无须吊顶4.空间灵活间隔5.降低自重6.提高净空（同高度可增加楼层数量）7.抗震性能好8.隔音效果优良9.建筑节能效果显著10.施工经济,方便可缩短工期50%。

一、结构设计

现浇混凝土空心楼盖结构的整体布置应能合理地传递各种荷载和作用，具有明确的计算简图，并应符合下列要求：

1、 结构体型宜规则，具有合理的刚度和承载力分布；

2、 构件应具有适当的承载力，关键的构件或部位应具有足够的变形能力；

3 、在竖向、水平向结构构件的截面四角，应有贯通的纵向钢筋，并具有足够的受拉锚固承载力；

4、在混凝土易于压碎的结构部位应设置加强的约束钢筋。

5、现浇混凝土空心楼盖结构中，楼板的支承可采用梁、柱或（和）墙，楼盖结构的区格板宜呈矩形，当内模为筒芯时，区格板内筒芯宜沿受力较大的方向布置。 柱支承板楼盖结构可根据建筑设计和承载力计算的要求确定是否设置柱帽、托板。 楼板中承受较大集中荷载的部份不宜布置内模。 现浇混凝土空心楼盖结构的柱和墙也可根据需要布置竖向内模。

结构分析方法： 现浇混凝土空心楼盖结构的房屋高度、抗震等级和结构分析应符合现行国家标准规范规程等的有关规定。对现浇混凝土空心楼盖结构可采用有限元方法进行内力分析，尤其是在两个方向的受力性能的异同,为研究有梁双向空心板的刚度、变形和承载力提供科学依据。 下面就结合实际工程采用拟板法分析一下双向现浇混凝土空心楼盖的受力性能。

工程概况：宁海十里红妆博物馆，建筑面积15000平方米，共三层，柱网9.6mx11.1m。非抗震，基本风压:Wo=0.45kpa。局部楼盖部分采用现浇混凝土蜂巢芯空心内膜。

结构设计：由于建筑使用上对层高、大空间以及隔音等要求较高，设计时考虑的现浇混凝土空心楼板的使用，采用内埋式箱体内膜。本工程柱网9.6mx11.1m，空心板厚取400mm，采用500x500x300箱体内膜，标准肋宽为80mm，构造详（图一），为四边有梁双向空心板，弹性阶段的受力性能分析采用了等效刚度板法(拟板法),拟板法的思路是将双向空心板等效为一均质的具有正交各向异性特征的实心板(拟板),在此基础上对拟板进行分析，该方法简洁而且结果精确。对钢筋混凝土实心板的线弹性分析是基于板开裂之前的状态,混凝土处于弹性受力阶段,此时钢筋应力很小,其作用可以忽略不计。这样,通过经典弹性力学理论,建立板的平衡微分方程,或通过有限元的方法,可以得到实心板在正常使用状态下的弯矩及挠度分布的规律，以此为依据对现浇混凝土空心楼盖进行合理、可靠的受力分析。

刚度等效：1/12*580*4003-1/12*500*3003=1/12*580*h3故h=344mm,即400厚空心楼盖采用拟板法等效后的实心板的厚度为344mm。板荷载按实际考虑，在竖向荷载作用下采用pmsap对实心344mm厚板进行有限元分析，得出其内力结果及扰度等一系列设计需要的数据，在扰度、裂缝等满足设计要求的前提下，现主要讨论空心楼盖的配筋问题，由pmsap计算结果得出恒载、活载作用下板X、Y方向上的面外弯矩Mx、My（Kn*m/m）：

Mx＝26.6*1.2＋18.3*1.4＝57.54 Kn*m/m

My＝26.0*1.2＋19.5*1.4＝58.50 Kn*m/m

空心楼板每区隔内可简化成一工字型截面进行算（如左图）

混凝土强度： C30fcu,k ＝ 30.0fc ＝ 14.33ft ＝ 1.43N/mm

钢筋强度： fy ＝ 360 fyv ＝ 210N/mmEs ＝ 200000N/mm

正截面受弯配筋计算：

翼缘位于受压边的T形或工字形截面受弯构件，已知 As' ＝ 0mm，受压区高度 x

可按下式计算：

x ＝ ho - {ho^2 - 2*[M - fy'*As'*(ho - as')]/ 1/fc/bf'}^0.5

＝ 385-{385^2-2*[57400000-360*0*(385-15)]/1.00/14.3/580}^0.5

＝ 18mm ＜ 2 * as' ＝ 2*15 ＝ 30

As ＝ M / fy / (ho - as')

＝ 57400000*0.58/360/(385-15)

＝ 249mm

相对受压区高度 ＝ x / ho ＝ 30/385 ＝ 0.078 ≤ 0.518

配筋率 ＝ As / b / ho ＝ 431/80/385 ＝ 1.40%

最小配筋率Pmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.18%} ＝ 0.20%

As,min ＝ b * h * Pmin ＝ 64mm

斜截面承载力计算在这里就不一一计算了（实际工程计算已满足要求）。以正截面受弯配筋计算结果作为空心板肋梁处配筋的选择依据，空心板上下板面尚应配置一定数量的温度钢筋。从实际运用效果看，现浇砼空心无梁楼盖技术与一般的梁板结构体系相比，钢筋砼造价降低5%，模板损耗降低50%，还能节约装饰费用10%-15%，综合造价降低10%左右。

二、施工工艺：

现浇混凝土空心楼盖作为一种新技术、新材料高、新工艺的出现，与传统的施工工艺相比存在其巨大的优势的同时也应特别注意一些问题。

（一）空心楼盖技术在施工中的优势：

1、工人施工中楼板的支模速度明显加快，整板铺放整块的模板，不用象传统楼板施工时还要支几条次梁的模板。

2、楼板区隔内无次梁，模板基本上不用破坏，整块拼装，是模板的周转次数明显增加，大大降低了施工成本。

3、钢筋绑扎比传统的施工方法要容易、快捷。楼板区隔内无次梁，楼板的钢筋完全在一块大的整板上绑扎完毕，给钢筋工带来非常大的便利条件，也减少了钢筋的截断程序和钢筋的损耗。

4、拆模时比传统施工工艺快速方便，只要按顺序依次拆下，不费力气，模板完整，可以整体用到下一层去，减少损耗降低模板成本，缩短了工期。

5、抹灰比传统工艺容易，如果施工质量控制严格要求，完全可以省去抹灰这道程序，直接打磨、刮腻子等粉刷涂料，节省人工材料和成本，也加快施工进度，效果非常明显。

（一）施工中应注意的问题：

1、施工中的起拱方式：模板是双向板应双向起拱，单向板应单向起拱，模板中心起拱高度一层在3～5‰之间，二层及二层以上的模板中心起拱高度在2～3‰之间。

2、安装时应轻拿轻放，不得在上面堆放重物或直接作业。

3、振捣方法：振捣时应坚持少浇勤振，防止楼板下面出现漏筋现象。

三、总结

现浇混凝土空心楼板客服了预制混凝土空心楼板整体性差、跨度小、楼板出现裂缝、漏水、隔音差等诸多不利因素。新技术的核心工艺是在现浇的混凝土楼板内放置永久的内膜，节省楼板内不参与抗压、抗拉等受力的混凝土，节省资源。从使用功能看，与普通框架结构比较，本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，楼盖隔音效果提高5-12分贝。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得提高，对采用空调的建筑来说，可大大降低空调费用。

目前, 该工程主体部分已竣工, 相关板、梁、柱的挠度、裂缝等均满足设计要求。