高層建筑結(jié)構(gòu)樓板設(shè)計(jì)方法之我見

摘要：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑領(lǐng)域地位的不斷攀升，高層建筑成為了現(xiàn)代建筑的主體，高層建筑中結(jié)構(gòu)中的樓板設(shè)計(jì)起著越來越重要的作用，經(jīng)過多年的實(shí)踐證明，樓板設(shè)計(jì)在受力特性、概念設(shè)計(jì)等方方面面都有一定的要求。本文主要結(jié)合了在工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)樓板設(shè)計(jì)中的平面和豎向布置要求，以及樓板的尺度、強(qiáng)度和配筋等的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析說明。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；鋼筋混凝土樓板；設(shè)計(jì)方法

一.樓板的作用與受力特性分析

在建筑設(shè)計(jì)中，作為樓蓋的組成部分之一的樓板，屬于基本水平體系，這對(duì)高層建筑而言，在其防震的設(shè)計(jì)要求中的作用很重要，其中的受力也是非常復(fù)雜的。

（一）滿足建筑的一些功能性要求

樓板在樓房建設(shè)中是不能減少的部分，它也是人們?cè)诜课輧?nèi)活動(dòng)的主要地方，既要承重、隔音隔振，還要防水火、防寒熱等多功能。

（二）承受、傳遞水平和豎向荷載作用

樓板要承受來自墻面的壓力（包括結(jié)構(gòu)的自身重量、使用活載等），并將其傳遞給豎向支撐的柱子或支撐等。在樓蓋中，將樓梁與柱子、墻等進(jìn)行合理的位置搭配，形成了側(cè)面受力結(jié)構(gòu)，有了樓板的設(shè)計(jì)，可以加強(qiáng)梁的抗彎度，也增強(qiáng)了整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力。正因如此，在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中指出：通過對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的計(jì)算，以現(xiàn)澆的樓面中，對(duì)梁的剛度可以適量的增大，考慮翼緣的具體狀況一般取1.3到2.0之間。對(duì)于水平的荷載作用中，樓板就像是一個(gè)水平的深梁，和樓面梁共同支撐著豎向的分體系，將各種負(fù)載力分配到各個(gè)豎向抗力結(jié)構(gòu)上。

（三）各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)共同作用，提高整體安全度

每個(gè)單獨(dú)的豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)并不能起到一定的作用，但是經(jīng)過樓板將它們連成一個(gè)整體后，形成了豎向的抗力結(jié)構(gòu)，這樣就可以形成非常強(qiáng)的抗扭剛度，將整個(gè)結(jié)構(gòu)都聯(lián)合在一起協(xié)同工作。有一個(gè)好的樓板，就可以保證了平面突出的子結(jié)構(gòu)的安全性；如果部分結(jié)構(gòu)受到了破壞，樓板也能夠進(jìn)行拉挽，從而控制了破壞程度。

二.樓板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

對(duì)于樓板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)于實(shí)現(xiàn)其各種功能，包括受力和變形性能的要求，依據(jù)它所需起到的作用，一般在設(shè)計(jì)中會(huì)側(cè)重于以下三方面：

（一）樓板的“計(jì)算設(shè)計(jì)”

樓板的這一設(shè)計(jì)與多層建筑很相似，由于所要實(shí)現(xiàn)的功能不同，由于材料帶來的受力也不同，所以要進(jìn)行一些算法設(shè)計(jì)。

1.彈性算法

單向板和雙向板的彎曲變形的方向有所不同，它們的簡(jiǎn)化計(jì)算進(jìn)行假定相同：對(duì)于支座不能進(jìn)行豎向位移，不過可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；計(jì)算中是依據(jù)彈性薄板理論對(duì)其內(nèi)力進(jìn)行的計(jì)算，而其中忽略的薄膜效應(yīng)帶來的誤差。這種計(jì)算方法主要用于樓面板配筋的計(jì)算，對(duì)于形式?jīng)]有要求。

2.塑性算法

據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定說明：不考慮不同板面的不同計(jì)算方法，對(duì)于結(jié)構(gòu)的塑性性能，可以統(tǒng)一以塑性鉸線作為基礎(chǔ)，從而簡(jiǎn)化了計(jì)算，假定一切滿足彈性計(jì)算；對(duì)于塑性鉸假定對(duì)一個(gè)不變的彎矩有承受能力，同時(shí)可以在與此作用的相同方向產(chǎn)生移動(dòng)；破壞機(jī)構(gòu)出現(xiàn)時(shí)，整塊板的組成部分就是許多剛性板與一些塑性鉸。

這種算法比較適合超靜定的連續(xù)板配筋計(jì)算；同時(shí)，在使用過程中不能出現(xiàn)裂縫，寬度也有所限制；如果含有強(qiáng)度較高的鋼筋或混凝土材料，或者是冷軋帶肋鋼筋就基本上不會(huì)考慮它的塑性性能。

3.板配筋量的計(jì)算

在鋼筋混凝土材料的樓板的極限承受能力內(nèi)，可以選用以上任何一種計(jì)算方法，板配筋量也可以通過這種結(jié)構(gòu)的基本原理得出。在具體工程的應(yīng)用中，板配筋量的計(jì)算是有一定的程序的，一般使用PKPM系列的；對(duì)于產(chǎn)生的荷載作用效應(yīng)值，則使用彈性算法。

（二）樓板的“概念設(shè)計(jì)”

1.對(duì)于樓板的平面布置，一般要求其規(guī)則性，同時(shí)，要最大限度的將其剛度和質(zhì)量中心重合，這樣可以增強(qiáng)樓板的抗扭力；對(duì)于樓板的豎向布置，一般要求具備一定的均與性，最大程度的使剛度順著高度的方向有規(guī)律的變化，這樣可以提升樓板的抗剪能力。

2.樓板的配筋和尺度寬度要求

樓板的剛度是由其長(zhǎng)寬厚而形成，所以樓板的各個(gè)尺度受約其剛度，而強(qiáng)度一般由鋼筋的配置決定。其中，樓板的寬度主要為了實(shí)現(xiàn)水平抗彎剛度的需求，其厚度決定了豎向抗彎剛度的需求，樓板的寬與厚既要夠足，又不能太過。對(duì)于樓板強(qiáng)度的要求，主要是令其協(xié)調(diào)各種抗力構(gòu)件共同工作，這對(duì)強(qiáng)度要求是很高的。而且對(duì)于一些特別的樓層，要加強(qiáng)其樓板的強(qiáng)度和剛度。

（三）樓板的“構(gòu)造措施”

采取這樣的措施，主要是為了保證前兩種設(shè)計(jì)的正常實(shí)施。其中包括：板端的支座不同定義時(shí)，配筋也要滿足不同的構(gòu)造需求；另外，樓板道德邊跨、跨中和第二支座也要保證一定的配筋量；對(duì)于一些薄弱部位要適當(dāng)?shù)脑黾悠鋸?qiáng)度與剛度，也就是局部采取增加板厚或增加配筋等方法，對(duì)于一般的轉(zhuǎn)換層，板厚不小于200毫米，如果是50米以下的建筑，頂層板厚也不能少于120毫米，對(duì)于起到嵌固作用的地下室，其板厚最好不少于180毫米。對(duì)于一些特殊的部位，應(yīng)該加強(qiáng)其配筋，由于混凝土的收縮性比較強(qiáng)，還有一些其它誤差的影響。像是廚房、衛(wèi)生間等易滲透的屋子，最好使用雙層雙向拉通配筋，之間的距離不大于150毫米等等。

三.結(jié)束語

隨著當(dāng)前高層建筑的普遍，高層建筑結(jié)構(gòu)中樓板的設(shè)計(jì)也已經(jīng)變得越發(fā)重要，一般對(duì)于樓板的設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)是，樓板只用于承受豎向荷載的結(jié)構(gòu)，但是對(duì)于當(dāng)前建筑一般都是高層或者超高層的建筑，尤其是對(duì)于一些具有特殊環(huán)境的地區(qū)，樓板還要具備聚集、傳遞和分配水平荷載的能力，所以對(duì)于樓板的設(shè)計(jì)也就有了根本性的新變化，設(shè)計(jì)中要將本文介紹的三種概念相統(tǒng)一，主要以“概念設(shè)計(jì)”為主體，作為主要的線索，然后進(jìn)行其它設(shè)計(jì)的展開。

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