現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)在民用建筑中的應(yīng)用探討

【摘 要】現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)因?yàn)槠渥灾剌p并且剛度良好等優(yōu)點(diǎn)被廣范圍運(yùn)用，本文就將談?wù)劕F(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)在民用建筑中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵字】現(xiàn)澆；混凝土；空心樓蓋；民用建筑

1、前言

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)是近幾年來在普通梁板、密助樓板、無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓蓋之后出現(xiàn)的較為新穎的技術(shù)[1]，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)是在實(shí)心樓蓋的基礎(chǔ)之上在內(nèi)部按照規(guī)則放置一定數(shù)量的高強(qiáng)薄壁管，利用高強(qiáng)薄壁管取代一部分的混凝土，可以減少混凝土的使用量，讓結(jié)構(gòu)更輕。

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)施工是一種新型施工工藝，該工藝的優(yōu)點(diǎn)多，并且已經(jīng)在全國范圍內(nèi)得到迅速推廣，目前在我國已經(jīng)用于各種民用建筑之中，例如辦公樓、圖書館等，因此了解現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)在民用建筑中的應(yīng)用能夠有利于其探索和進(jìn)一步發(fā)展。

2、現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

（1）無梁辦的鋼筋混凝土定額單價(jià)僅僅是有梁板的80%，鋼筋混凝土單價(jià)的降低導(dǎo)致能夠直接降低成本，同時(shí)樓板鋼筋混凝土的總重量也比原先有所降低。降低了樓板的自重使得樓板的支撐結(jié)構(gòu)也相對(duì)減少，構(gòu)件的截面也可相對(duì)地減少，減少配筋，且可以降低層高，提高凈空高度，節(jié)約了豎向構(gòu)件費(fèi)用，還可利用每層梁占領(lǐng)高度增加樓層。現(xiàn)澆空心混凝土無梁結(jié)構(gòu)體系，依跨度和荷載不同，讓建筑的總造價(jià)低了5～20%。

（2）現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)能夠適用于許多建筑和范圍，無論是跨度多大或是荷載多種的建筑都可以使用此設(shè)計(jì)，尤其適合跨度大、大荷載和擁有大空間的高層建筑[2]。

（3）鋼筋混凝土的造價(jià)比傳統(tǒng)樓板的造價(jià)要低，模板損耗也降低了50%，因此很大程度上節(jié)省了相關(guān)費(fèi)用。

（4）隔斷靈活一定程度上改善了使用功能，讓樓面能夠靈活布置，可以無須受到傳統(tǒng)承重墻的束縛。

（5）因樓板沒有梁和柱帽，因此房間不需要安裝吊頂，也就節(jié)省了裝飾費(fèi)用以及后期的更換。

（6）使用此設(shè)計(jì)大大地消除了消防隱患，因?yàn)楸苊饬耸褂脹]有經(jīng)過防火處理的裝修裝飾材料，消除了因它們而產(chǎn)生的消防隱患。

（7）因每層樓能夠降低約0.4m的建筑梁高，有利于提高凈空高度，這樣便能夠利于水平管線和空調(diào)管道等的安裝。

（8）使用空心樓蓋設(shè)計(jì)能夠大大降低樓板和建筑的自重，便大大提高了建筑基礎(chǔ)承載的安全性。

（9）現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)施工比傳統(tǒng)樓蓋設(shè)計(jì)要快，縮短了工期，節(jié)約了施工成本。

（10）空心樓蓋設(shè)計(jì)的隔音效果更好。因?yàn)槠浞忾]的空腔結(jié)構(gòu)可以有效地減少噪音的傳遞，因此就大大避免了因?yàn)樯舷聵菍拥淖矒舳a(chǎn)生的干擾。民用建筑的噪音干擾問題能夠在一定程度上得到解決，讓用戶更滿意。

3、現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)原則、計(jì)算方法

3.1設(shè)計(jì)原則

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋是一種新型的結(jié)構(gòu)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循以下設(shè)計(jì)原則：柱與柱、柱與剪力墻之間應(yīng)設(shè)置有主梁，梁所圍成的板應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土空心板，它的主梁多為暗梁，梁高與空心板厚度相同，因此空心板可以按照單向或是雙向受力進(jìn)行內(nèi)力配筋計(jì)算。

3.2計(jì)算方法

“技術(shù)規(guī)程”中提出混凝土空心樓蓋板每米應(yīng)當(dāng)設(shè)置有等代虛擬次梁[3]，設(shè)計(jì)主梁則要按照實(shí)際截面輸入的方法來進(jìn)行，讓設(shè)計(jì)盡可能地更具體。實(shí)際截面輸入方法比等代框架梁方法更精確，能夠較好地解決框架梁撓度問題還有裂縫寬度計(jì)算不準(zhǔn)確的困擾，并且也符合混凝土規(guī)范。計(jì)算時(shí)只需要讓設(shè)計(jì)人員把等代次梁輸入到PKPM程序內(nèi)，通過進(jìn)行空間分析的計(jì)算結(jié)果來配筋，程序的可操作性得到了一定程度地提高。

4、實(shí)例

4.1工程概況

本工程是一個(gè)辦公樓，是某廠的配套辦公。辦公樓的框架為剪力墻結(jié)構(gòu)、地下1層、地上10層，建筑高度約為35m，總面積為13000m2。停車場和設(shè)備間設(shè)置在地下一層，樓層高度約為4.2m，地上1-2層是商業(yè)用房，3-10層是辦公場所。為了獲得最大的使用面積，建筑層高最好不超過3.3m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為滿足大的建筑凈空要求，而1、2層的綜合用房要求使柱網(wǎng)尺寸為7.8 m×9.9 m。本工程采用了現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)目的就是要滿足業(yè)主對(duì)建筑樓層樹立和建筑使用功能的要求，并且能夠讓建筑的使用空間符合大空間辦公場所要求。

4.2設(shè)計(jì)要求及構(gòu)造要求

該工程的分別有7.8mx9.9m和7.8mx7.5m兩種尺寸的板格，因考慮到施工的便利性，而且板格跨度相差小，因此沿著7.8m跨方向進(jìn)行布管，空心樓蓋厚度為270mm，大約是跨度的1/29，筒芯的直徑為150mm，基本管長為1m。筒芯上、下混凝土厚度均為60mm，管列之間肋距為50mm。沿管長方向肋距為100mm。依據(jù)《GRF薄壁空心管現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓（屋）蓋技術(shù)規(guī)程》，空心樓蓋計(jì)算如下：

（1）空心樓板的折算厚度：

H'=[b1h-（1/4）πd2）/b1=[200*270-（1/4）*3.14*1502]/200=182mm

（2）空心率：m=（270-182）/270=32.5%

（3）空心樓板板面荷載：

恒載g=0.182*25（自重）+1.4（粉刷）+0.5（芯管重）=6.45kN/m2

活載q=2.0（辦公活載）+1.0（考慮分隔）=3.0kN/m2

以此荷載代入整體計(jì)算，由線彈性分析得出空心樓蓋的彎矩設(shè)計(jì)值M。

4.3設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)采用現(xiàn)澆混凝土空心板作為柱與柱、柱與剪力墻間的框架梁圍成的板。

（2）框架梁有普通框架梁與框架扁梁兩種，暗梁一般用于無梁樓蓋。

（3）在對(duì)房屋的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)要將板厚按照空心板的實(shí)際厚度來輸入，但是需要按照空心板的折算厚度輸入板的自重。

（4）在配筋計(jì)算時(shí)要按照實(shí)際支承情況來選擇單向或者是雙向，空間等代虛擬井式梁結(jié)構(gòu)用于雙向板計(jì)算。

4.4注意事項(xiàng)

（1）構(gòu)造要求60%的扁梁鋼筋要伸入柱內(nèi)，因此規(guī)程約束了扁梁寬度。在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合扁梁的寬度，將截面高度適當(dāng)增大來滿足經(jīng)濟(jì)配筋率的要求。

（2）空心板的配筋形式要按照規(guī)程中在垂直管方向均勻或幾種配置。若是集中配置則適合荷載較大且配筋多的情況。

（3）空心板的計(jì)算采用的是空間計(jì)算模型，因此板也應(yīng)當(dāng)計(jì)入其中，板支座的配筋在柱頭周圍較大在跨中小，板支座的配筋在一跨內(nèi)可以結(jié)合板面通長筋按照不同的間距進(jìn)行配置。

（4）規(guī)程要求扁梁的高度最小能夠是跨度的1/25，GRF空心板的厚度能取到1/30，所以將扁梁在空心板做局部突出，板厚可不同梁高。

（5）因砼空心樓蓋的上下翼緣較薄，預(yù)埋的管線會(huì)對(duì)其造成一定影響，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能減少預(yù)埋管的外徑。如果不相同的電氣系統(tǒng)管線有交叉可以采用將部分系統(tǒng)管線布設(shè)于空心板頂面翼緣的方法。