樓蓋結構選型及其設計技術探討

摘 要：樓蓋相當于水平隔板，提供足夠的平面內剛度，可以聚集和傳遞水平荷載到各個豎向抗側力于結構，使整個結構協同工作，其對于建筑結構設計具有重要意義；本文通過結合工程實踐經驗，針對樓蓋結構設計而進行探討，提出其結構選型以及樓板開洞等一些問題的處理措施，為同類工程提供借鑒。

關鍵詞：結構設計 樓蓋結構 樓板開洞

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（a）-0102-02

樓蓋相當于水平隔板，提供足夠的平面內剛度，可以聚集和傳遞水平荷載到各個豎向抗側力于結構，使整個結構協同工作。特別是當豎向抗側力結構布置不規則或各抗側力結構水平變形特征不同時，樓蓋的這個作用更顯得突出和重要。同時樓板用于連接各樓展水平構件和豎向構件，維系整個結構，保證結構具有很好的整體性保證結構傳力的可靠性。顯然，樓蓋對于建筑結構設計尤其是高層建筑結構具有重要意義。

1 樓蓋結構選型要點

對于房屋高度超過50 m時，框書、筒體及復雜高層建筑結構應采用現澆樓蓋，剪力墻結構和框架結構宜采用現澆樓蓋。但對于房屋高度不超過50 m時，而且對于8、9度抗震設計的框架剪力墻結構適宜選用現澆樓蓋；6、7度抗震設計的框—剪結構則可以考慮采用裝配整體式樓蓋，但應對樓蓋采取可靠的構造措施，以有效地確保樓板的整體性及剛度，滿足樓板剛度無限大的假定。

從工程實踐經驗以及相關實驗數據表明，當采用裝配整體式樓蓋時，則應對每層適宜設現澆層，同時應當保證現澆層厚度大于50 mm，所采用的混凝土強度等級應不小于C20，同時對現澆板應配置雙層雙向直徑6～8 mm、間距150～200 mm的鋼筋網，把鋼筋錨固于剪力墻內。對現澆層以及預制板縫混凝土采取同時澆筑。采取拉開板縫時，則應保證板縫寬度不小于40 mm，配置板縫鋼筋，并宜貫通整個結構單元，板縫之間采用混凝土進行填縫處理。從當前房屋震害現象已經表明，為了能有效地減小預制板在地震中墜落，應有效地提高裝配式樓蓋的整體性；同時應當加強填縫以有效地增強裝配式樓板整體性。為保證板縫混凝土的澆筑質量，板縫寬度不應過小。在較寬的板縫中采取配置鋼筋，形成板縫梁，能有效地形成現澆與裝配結合的整體樓蓋，效果顯著。

板柱—剪力墻結構和筒體結構均應采用現繞樓蓋。對于某些建筑結構中存在的重要以及受力復雜的樓板，對這些樓板的設計應比一般層樓板采取更高的要求。另外，對于結構屋頂、轉換層樓板應采用現澆板以增強其整體性。而且對頂層樓板采取加厚處理可有效約束整個高層建筑，使其能整體空間工作。轉換層樓板要在平面內完成上層結構內力向下層結構的轉移，樓板在平面內承受較大的內力，應當加厚。采用預應力平板可以減小樓面結構高度，壓縮層高并減輕結構自重；大跨度平板可以增加使用空間，容易適應樓面用途改變。預應力平板近年來在高層建筑樓面結構中應用比較廣泛。

2 樓板開洞處理

樓板上不開洞（或開洞很小>，并具有合適的板厚和配筋，形成水平剛性結構，是可以很好地起到結構整體性作用的。但當樓板平面比較狹長，有較大的凹入或開洞而造成樓板的剛度出現有較大削弱時，樓板所起的作用就要打折扣了，凹入或開洞越大，樓板的削弱越厲害，樓板所起的剛度作用就越小。

因此《高規》對于樓板的開洞要求作出了明確規定，對于樓面凹入或開洞尺寸不宜大于樓面寬度的一半；樓板開洞總面積不宜超過樓面面積的30%；同時扣除凹入或開洞后的樓板，其在任一方向的最小凈寬度不宜小于5m，且開洞后每一邊的樓板凈寬度不小于2m。對于樓板平面過于狹長、有較大的凹入和開洞而造成樓板剛度有過大削弱時，樓板可能產生顯著的平面內變形，這時應在設計中考慮樓板削弱產生的不利影響。如在結構分析中考慮柔性樓板模型、采取相應的樓板加強構造措施等。對于較大錯層，如超過梁高的錯層，應按樓板開洞處理；當錯層面積大于該層總面積的30%時，則屬于樓板局部不連續。樓板典型寬度按樓板外形的基本寬度計算。對樓板開大洞削弱后，宜采取以下構造措施予以加強：（1）對洞口附近樓板應采取加大板厚處理，同時應提高樓板的配筋率；應當采取雙層雙向配筋，另外還加配斜向鋼筋。（2）洞口邊緣采取加設邊梁或者暗梁處理。（3）在樓板洞口角部集中配置斜向鋼筋。對于艸字形或者井字形等外伸長度較大的建筑，對于存在中央部分樓、電梯間使樓板有較大削弱時，應對樓、電梯間周邊樓板采取加大板厚同時加強配筋處理，尤其是加強連接部位墻體的構造措施；必要時可在外伸段凹槽處設置拉梁或拉板。拉架或拉板宜每層均勻設置并加強配筋。

對于當樓板開洞超過《高規》規定，甚至整棟建筑的兩部分僅通過采用狹窄的板帶連接時，盡管在設計中考慮樓板剛度削弱產生的不利影響，但仍按一個結構單元進行設計是偏于不安全的。在地震作用下，連接板帶很快會產生裂縫，早早進入塑性狀態。應當把兩部分分別按大底盤雙塔連接和分開為兩個獨立的結構單元模型計算，各自符合承載力以及變形要求、并在此基礎上考慮相應的連接措施。

3 工程實例

某建筑工程總建筑面積49218mP，建筑物總高度48.5 m，地下2層、地上10層、局部11層。本工程為框架剪力墻結構體系，抗震設防烈度為8度，建筑抗震設防類別為丙類，框架抗震等級為二級，剪心墻抗震等級為二級。地面以上主樓呈“v”字形，單肢總長度為8l m，兩翼辦公區之間僅有部分樓板相連，且連接部分樓板錯層布置，樓面整體性較差，樓板剛度受到很大削弱，同時出于建筑使用功能的需要，作為抵抗地震作用的電梯井筒（剪力墻）又集中布置于軸兩例，因此怎樣考慮兩翼結構的協同工作，計算出結構真實的受力情況，是結構整體分析應該考慮的問題。顯然這部分樓板按無限剛度考慮進行整體計算是不合適的，所以在結構整體計算時，將連接部位樓板設定為彈性樓板，以求計算盡量符合真實的受力情況。為加強此部分樓板（按彈性樓板考慮）與主要抗側移井簡的連接，加強左右翼樓板的連接，將這部分樓板及鄰近電梯井筒的樓板加厚至160 mm，且雙層雙向通長配筋。同時將井筒混凝土墻體加厚至350 mm。一方面加強此部分樓板與主體主要抗側移井簡的連接，另一方面可改善跨度為11.93 m梁的支承條件，并且在構造上加大彈性樓板范圍內梁上部的通長鋼筋，使建筑物兩翼更好地協調工作，達到理想的結果。

結構計算采用中國建筑科學研究院編制的高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件SATWE。由于結構平面布置不規則，計算時考慮了扭轉藕聯，采取模擬施工分層加載，振型組合數取9個。±0.000 m層樓板作為嵌固層，計算周期和結構位移計算結果見表1、表2所示。

結構總重力為627166.3 kN，x方向地震剪力系數為3.61%，Y方向地震剪力系數為4.77%。從以上的計算結果表明了，結果均在正常范圍內。柱、剪力墻的軸力設計值均為壓力；柱、剪力墻基本為構造配筋；梁基本無超筋。顯然，對樓板所采取的措施是有效的。

4 結語

對于建筑樓蓋結構選型方面，其型式多樣，但其對于有效地確保結構空間整體剛度具有重要作用。文章通過結合實踐經驗，總結出樓蓋選型的技術要點，同時提出工程設計中樓板開洞等問題的技術處理措施。從工程實例上進一步探討樓蓋結構設計可行的技術，為同行提供參考。

參考文獻

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