摘要：現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心板無(wú)梁樓蓋作為新生產(chǎn)物，設(shè)計(jì)人員對(duì)它的性能不甚了解，盲目加大鋼筋用量，不僅造成材料的浪費(fèi)，而且增加了布筋的復(fù)雜程度。因此探索合理的計(jì)算模式對(duì)正確地進(jìn)行設(shè)計(jì)，保障建筑結(jié)構(gòu)的安全使用，將起非常重要的作用。本課題運(yùn)用探討空心板無(wú)梁樓蓋計(jì)算模式，對(duì)現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心板無(wú)梁樓蓋科學(xué)設(shè)計(jì)，將具有重要的意義，
　　關(guān)鍵字：現(xiàn)澆空心板無(wú)梁樓蓋計(jì)算方法
　　
　　近年來，隨著樓宇建設(shè)水平的提升，對(duì)樓蓋體系的各項(xiàng)要求也越來越高，尤其要求樓蓋結(jié)構(gòu)層高度小、樓板跨度大、自重輕等，這就促使一些專家學(xué)者致力于研究新的、適用的、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果更好的樓蓋體系，現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心板無(wú)梁樓蓋就是應(yīng)運(yùn)而生的一種無(wú)梁樓蓋體系。它是一種平板無(wú)梁樓蓋，在柱上設(shè)有雙向暗扁梁，暗扁梁的高度與板厚相同，板格內(nèi)按一定水平距離預(yù)埋空心圓筒，板內(nèi)鋼筋的配置、構(gòu)造措施等與鋼筋混凝土雙向板類似，在澆注完混凝土后，即形成鋼筋混凝土空心板梁樓蓋。這種樓蓋在己陸續(xù)投入一些實(shí)際工程的使用，取得了一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
　　1無(wú)梁樓蓋計(jì)算方法
　　（1）等效框架法
　　雙向板無(wú)梁樓蓋和框架柱一起構(gòu)成一個(gè)三維空間結(jié)構(gòu)，對(duì)經(jīng)常采用的雙向板無(wú)梁樓蓋框架體系，目前己有較完善的實(shí)用計(jì)算方法。實(shí)用計(jì)算方法的基礎(chǔ)是將三維的無(wú)梁樓蓋框架體系簡(jiǎn)化為一個(gè)二維平面框架，稱為等效框架。雙向板無(wú)梁樓蓋框架體系是一種板柱框架體系，將其化為一個(gè)一般框架的關(guān)鍵問題是將板視為框架橫梁，橫梁的寬度取兩跨板中到中的距離。
　　無(wú)梁樓蓋框架體系轉(zhuǎn)化為等效框架后，就可以采用結(jié)構(gòu)力學(xué)中解框架的方法，解出板與柱中的彎矩，再將板中的彎矩分配給柱上板帶和跨中板帶。
　　等效框架在重力荷載作用下不產(chǎn)生側(cè)移，可以像普通框架一樣采用分層法將等效框架分成單層計(jì)算，每層上下柱的遠(yuǎn)端視為嵌固端。對(duì)于五層以下的無(wú)梁樓蓋框架，不計(jì)算水平風(fēng)荷載對(duì)板中內(nèi)力的影響是合理的。因?yàn)樵谟?jì)算風(fēng)荷載時(shí)，除了恒載不變外，風(fēng)荷載和活荷載都要乘以0.9的組合系數(shù)，這樣算得的結(jié)果往往比只考慮垂直荷載時(shí)的內(nèi)力還要小，即使略大，也很有限。所以對(duì)于不須抗震設(shè)防的高度較低的無(wú)梁樓蓋框架結(jié)構(gòu)，將其視為無(wú)側(cè)移的框架，計(jì)算是相當(dāng)簡(jiǎn)單且合理的。
　　等效框架在地震作用、風(fēng)荷載等水平荷載作用下，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生側(cè)移。計(jì)算地震作用時(shí)假設(shè)板在平面內(nèi)的剛度為無(wú)窮大，在普通的梁柱框架結(jié)構(gòu)中，柱通過梁與板連接，梁柱之間的剛度比并不特別顯著，但在地震作用下，仍然會(huì)發(fā)生柱頭受剪破壞。平板無(wú)梁樓蓋的柱直接與板相連，板柱之間的剛度比很大，容易發(fā)生柱頭受剪破壞，所以一般認(rèn)為無(wú)柱帽的平板無(wú)梁樓蓋在地震作用下是很不利的，不宜用于有側(cè)移的情況。
　�。�2）經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法
　　經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法是一種簡(jiǎn)化的等效框架法，它的來源是選擇一個(gè)最簡(jiǎn)單規(guī)則的等效框架，算出各處的彎矩值，然后在誤差允許的范圍內(nèi)推廣使用這些數(shù)值。所以使用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)必須滿足一系列的條件，我國(guó)《鋼筋混凝土升板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ130-90)中給定的限制條件為：
　　(1)活荷載為均布荷載，且不大于恒荷載的三倍；
　　(2)在使用階段每個(gè)方向至少有三個(gè)連續(xù)跨；
　　(3)任一區(qū)格的長(zhǎng)邊與短邊之比不應(yīng)大于1.5；
　　(4)在同一方向上的最大跨度與最小跨度之比不應(yīng)大于1.2。
　　滿足了第((2)，(4)兩個(gè)條件，則連續(xù)平板跨數(shù)較多而且接近于等跨；在加上第(1)個(gè)條件，即近似地免去了荷載組合。這樣在垂直均布荷載作用下，中柱就近似于中心受壓。所以這個(gè)最簡(jiǎn)單規(guī)則的等效框架的中支座可以視為鉸接，只是邊柱剛度的影響不可以忽略。
　　在經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法中，總設(shè)計(jì)彎矩M。是一個(gè)重要的概念，總設(shè)計(jì)彎矩M。是一個(gè)計(jì)算彎矩的單元，它的大小等于簡(jiǎn)支梁的跨中彎矩。對(duì)無(wú)柱帽的無(wú)梁樓蓋，我國(guó)《鋼筋混凝土升板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ130-90)中規(guī)定：
　　(1)
　　式中l(wèi)1一彎矩方向的跨度；
　　l2一垂直彎矩方向的寬度。
　　經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法計(jì)算出的控制截面彎矩在跨中板帶、柱上板帶的分配比例和等效框架法是一樣的，將各個(gè)截面的彎矩與彎矩橫向分配比例系數(shù)相乘，就得到了不同板帶不同截面的設(shè)計(jì)彎矩值。
　　2工程實(shí)例
　　2.1工程概況
　　某教學(xué)樓為框架結(jié)構(gòu),其中地下1層,地上6層,北側(cè)長(zhǎng)60.0m,西側(cè)長(zhǎng)70.0m,寬約16m,呈“L”型,總建筑面積12000m2。北側(cè)東部為6層階梯教室,跨度尺寸為15m×15m,以下僅介紹該工程階梯教室段的大跨度樓板采用現(xiàn)澆混凝土空心無(wú)梁樓蓋技術(shù)(GBF高強(qiáng)薄壁管)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
　　2.2結(jié)構(gòu)方案
　　該工程建筑場(chǎng)地土為中軟場(chǎng)地土,場(chǎng)地類別Ⅲ類,抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)地震加速度值0.20g。由于建筑使用功能上的需要,該工程跨度大而梁高又受到限制,荷載較大,為解決這些問題,采用了現(xiàn)澆混凝土空心無(wú)梁樓蓋技術(shù)。
　　3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法
　　考慮上下翼緣的空心樓板按等剛度的原則代換成同厚實(shí)心板的寬度可按乘折減系數(shù)0.7估算。實(shí)際輸入計(jì)算程序中的梁截面尺寸為5550mm×600mm,算得配筋結(jié)果即為柱上板帶樓板的配筋,按《升板規(guī)范》此配筋應(yīng)均勻分布在柱上板帶的范圍內(nèi),采用空心樓蓋體系則集中配置在暗梁內(nèi),通常取此配筋的70%分配到暗梁內(nèi),此計(jì)算配筋結(jié)果的70%按一排布筋所需要的合適寬度即為暗梁的寬度。樓板的計(jì)算按跨中板帶簡(jiǎn)化成“#字形次梁計(jì)算,以該工程來說,次梁把15m等分為6格輸入電算程序中實(shí)心次梁寬度取:
　�。�跨中板帶寬度/5）×剛度折減系數(shù)=次梁寬度。其中,剛度折減系數(shù)沿順管方向及垂直管方向計(jì)算。
　　以順管方向?yàn)槔?600mm厚空心樓板的剛度折減系數(shù)計(jì)算:
　　I=550×6003/12-0.0491×5004=6,831,250,000
　　按等剛度的原則代換成同厚度的矩形截面,矩形截面寬度為:B=12×I/6003=380mm順管方向550mm寬度的空心樓板等剛度代換成矩形實(shí)心截面時(shí),其剛度折減系數(shù)為:
　　r=380/550=0.691
　　該工程15m×15m其跨中板帶的寬度為7.5m,順管方向按等剛度的原則代換成實(shí)心矩形截面的寬度即為7500×0.691=5183mm。分成五根次梁后每根次梁的寬度為1037mm。垂直管方向僅考慮樓板上下翼緣的剛度,其剛度折減系數(shù)也可按上述方法得出,兩方向剛度相差不到10%,在垂直管方向也可算得五根次梁的寬度。計(jì)算后得五根次梁的配筋結(jié)果相加之后分配到跨中板帶范圍內(nèi)即為樓板的配筋:
　　B=(As1+As2+As3+As4+As5)/5
　　4體系構(gòu)造措施
　　因?yàn)闊o(wú)梁樓蓋與一般梁板結(jié)構(gòu)在形式上有較大的區(qū)別,因此存在某些特殊的構(gòu)造要求。對(duì)于該工程具體要求如下：
　�、趴蚣馨盗簩挾炔灰舜笥谥鶎�+3倍暗梁高度；框架暗梁縱筋應(yīng)一排放置,且應(yīng)保證不少于50%的縱筋穿過柱子；框架暗梁支座縱筋在梁跨度的1/3和1/4處分兩次截?cái)�；框架暗梁梁端箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度抗震等級(jí)二、三級(jí)取2.0h,一級(jí)取2.5h,且應(yīng)滿足樓板抗沖切及抗扭驗(yàn)算要求；暗梁內(nèi)箍筋閉合處應(yīng)設(shè)置在混凝土受壓區(qū)內(nèi)。
　�、茦前逯蠫BF管凈距取50mm；GBF管頂管底混凝土厚取0.1h～0.2h(h為板厚),且不少于40mm,對(duì)于有暗埋線管的樓面不得少于50mm；GBF管離梁邊預(yù)留孔洞邊應(yīng)不少于50mm；空心樓板中給排水管預(yù)留洞、煙道預(yù)留洞處GBF管斷開,板鋼筋繞預(yù)留洞伸入支座,對(duì)于鋼筋無(wú)法繞過預(yù)留洞的可將鋼筋切斷,但應(yīng)在預(yù)留洞兩邊補(bǔ)足鋼筋,且伸入支座；衛(wèi)生間樓板下凹時(shí),則在凹板邊設(shè)暗梁,與GBF管平行的暗梁伸至框架梁支承,另一方向設(shè)至凹板邊,凹板用吊梁支承。
　　5.小結(jié)
　　鋼筋混凝土無(wú)梁樓蓋是一種比較成熟的樓蓋體系，一般包括帶柱帽的無(wú)梁樓蓋、平板無(wú)梁樓蓋和密肋無(wú)梁樓蓋等形式。但是以上無(wú)梁樓蓋形式各有其弱點(diǎn)，帶柱帽的無(wú)梁樓蓋布筋、施工復(fù)雜；平板無(wú)梁樓蓋本身較厚、自重大，鋼筋用量比一般梁板式樓蓋增加35%，樓蓋自重大對(duì)抗震不利，基礎(chǔ)、柱的材料用量都相應(yīng)增大；密肋無(wú)梁樓蓋的施工較為復(fù)雜。無(wú)梁樓蓋的這些弱點(diǎn)制約了它在實(shí)際工程上的使用，以致梁板式樓蓋仍然是目前最為常用的樓蓋體系。作為一種新型的無(wú)梁樓蓋形式，對(duì)澆鋼筋混凝土空心板無(wú)梁樓蓋的研究，是無(wú)梁樓蓋應(yīng)用中的一個(gè)新的研究方向，其研究成果具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。目前，此方面的研究還處在理論研究階段，對(duì)許多問題尚待進(jìn)一步的探索。
　　
　　
　　
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