GBF高強(qiáng)薄壁管雙向空心樓蓋的簡(jiǎn)化計(jì)算方法

文｜河北城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)校 董學(xué)軍

前言

針對(duì)現(xiàn)澆混凝土空心板樓蓋，在現(xiàn)有的計(jì)算之中，還沒(méi)有任何的成熟計(jì)算模式。在建模計(jì)算之中，都是直接利用空間有限元分析軟件來(lái)進(jìn)行計(jì)算，但是在具體操作中，設(shè)計(jì)人員面臨的難度較大。如果在模擬之中可以利用準(zhǔn)確的三維空間模型來(lái)進(jìn)行操作，就會(huì)增大建模難度，也會(huì)延長(zhǎng)計(jì)算時(shí)間，無(wú)法與工程的實(shí)際要求相互匹配。所以，為了能夠?qū)⑦@一項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用推進(jìn)，并且可以邁出實(shí)質(zhì)性的一步，就應(yīng)該探討一種更為簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。

1.結(jié)構(gòu)模型的簡(jiǎn)化

簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)模式，需要考慮到簡(jiǎn)化之中是否可以與設(shè)計(jì)精度要求相互匹配；然后，才是適用條件是否可以得到滿足，最終找到更為簡(jiǎn)單的方式。

在現(xiàn)階段的現(xiàn)澆混凝土空心無(wú)梁樓蓋中，其結(jié)構(gòu)都是由無(wú)數(shù)空間受力的“工”字形梁構(gòu)成的，因?yàn)樵诖怪钡牟脊芎晚樄艿姆较蛏线€有截面抗彎剛度方面的差異，所以，相比一般的雙向板，其傳荷的模式也會(huì)有明顯的差異。為此可將樓板簡(jiǎn)化為井字型次梁，順布管方向和垂直布管方向板的截面抗彎剛度差異的問(wèn)題即可解決。如此，結(jié)構(gòu)就會(huì)成為常見(jiàn)的框架式結(jié)構(gòu)，主要是通過(guò)TBSA和PKPM等，讓設(shè)計(jì)人員做好計(jì)算。

空心樓板與常規(guī)性梁板的等代折算是現(xiàn)澆混凝土空心無(wú)梁樓蓋模型的根本所在。在原則上，根據(jù)折算后剛度保持不變的基本原則進(jìn)行。

（1）確定井字型次梁的位置和數(shù)量

井字型次梁的數(shù)量取決于兩個(gè)方向的跨度和GBF高強(qiáng)薄壁管的長(zhǎng)度，一般管長(zhǎng)取1-1.5m左右，就已滿足對(duì)計(jì)算精度的要求。垂直管方向沿管間肋兩側(cè)各取一半管長(zhǎng)為計(jì)算單元進(jìn)行折算；順管方向根據(jù)垂直管方向確定出的計(jì)算單元和折算出的每單元?jiǎng)偠龋凑諆蓚€(gè)方向等代梁剛度差不大于10%的原則確定取幾個(gè)孔中心距為一個(gè)計(jì)算單元，從而得出兩個(gè)方向等代井字型次梁的位置和數(shù)量。見(jiàn)圖1。

（2）確定兩個(gè)方向等代井字梁的截面參數(shù)

圖1 井字型次梁的位置和數(shù)量示意圖

根據(jù)等剛度的原則確定兩個(gè)方向等代井字梁的截面參數(shù)。

垂直管方向：(見(jiàn)圖2)

按抗彎剛度相等的原則，就可以將其折算成為對(duì)等厚度的矩形截面，在對(duì)于截面的寬度進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，具體：

空心板的垂直管方向的截面慣性矩為：

垂直管方向的等代矩形截面慣性矩為：

由 (1)=(2)可求出等代矩形截面的寬度：

順管方向：(見(jiàn)圖3)

對(duì)于同厚度的矩形截面進(jìn)行計(jì)算，主要是參考抗彎剛度相對(duì)對(duì)等的原則，其順館的寬度為：

對(duì)于空心板，其垂直管方向截面慣性矩為：

垂直管方向的等代矩形截面慣性矩為：

由(1)=(2)可求出等代矩形截面的寬度：

2 荷載的簡(jiǎn)化

在簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)模型之后，需要計(jì)算并簡(jiǎn)化樓面荷載，因?yàn)闃敲娴暮爿d護(hù)受到空心管布管情況的影響，所以，就需要計(jì)算并且簡(jiǎn)化恒載，并按照實(shí)際值來(lái)進(jìn)行荷載的輸入。

（1）樓板恒載

針對(duì)空心樓板：

式中：m—在一個(gè)柱網(wǎng)內(nèi)GBF空心管的根數(shù)； d—GBF管的直徑；

空心樓蓋恒載：

標(biāo)準(zhǔn)值：G=G1+G2

G2-GBF管是由廠家所提供的均布恒載的標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）梁上反向荷載

在計(jì)算的時(shí)候利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行，柱的中心線就是荷載的取值范圍，但是重復(fù)計(jì)算了主梁與次梁的梁寬板荷。因?yàn)楸旧淼牧簩掃^(guò)大，所以，在具體的計(jì)算之中，就應(yīng)該扣除板荷；當(dāng)然，在等剛度的次梁代換之后，原本的空心樓板的自重同等代次梁之間是不相符的。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，在重復(fù)計(jì)載部分扣除方面，需要將反向的均布線荷載輸入主梁和次梁之上來(lái)進(jìn)行。

主梁上的反向荷載為：

次梁上的反向荷載為：

①順管方向次梁的反向荷載為：

②垂直管方向次梁的反向荷載為：

3.計(jì)算步驟

現(xiàn)澆GBF高強(qiáng)薄壁管雙向板樓蓋的計(jì)算步驟如下：

（1）按照設(shè)計(jì)之中對(duì)于板跨荷載以及柱網(wǎng)大小所提出的要求，就能夠?qū)⒖招臉前宓暮穸群涂蚣鼙饬航缑娉叽绱_定，當(dāng)然，樓蓋的厚度同暗梁的高度是相互一致的。

（2）布管方向的確定。在相同的跨度之中，需要根據(jù)同向的方式進(jìn)行均勻的布管。對(duì)于相互臨近的，需要選擇彼此垂直的方式來(lái)進(jìn)行布管。

圖2 垂直管方向計(jì)算示意圖

圖3 順管方向計(jì)算示意圖

（3）薄壁管的管徑、傳唱度、管頂與底翼厚度以及順館方向的中間腹腔肋寬度等，都需要按照空心樓板的實(shí)際厚度來(lái)加以確定。在這一部分尺寸確定之后，應(yīng)該考慮到混凝土澆筑的過(guò)程中，才有利于底層混凝土的流動(dòng)，同時(shí)，也能夠符合最小的鋼筋保護(hù)層厚度的需求。

（4）對(duì)于等代井字型次梁，其截面尺寸、位置與數(shù)量，都需要通過(guò)簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)模型來(lái)確定。

（5）樓面恒載大小可以通過(guò)荷載的簡(jiǎn)化方式來(lái)加以確定。

（6）按照TBSA和PKPM，就可以將樓面荷載、等代井字梁的截面參數(shù)和實(shí)際的數(shù)量輸入其中，通過(guò)程序的合理分析，就可以將具體的配筋梁計(jì)算出來(lái)。

（7）在主梁和次梁配筋計(jì)算出來(lái)后，就需要在原本貸款通信樓蓋寬度范圍之中平均的進(jìn)行次梁配筋分配。在配筋重新分配過(guò)程中：鋼筋要保持相同的直徑、在垂直布管上，要合理的、均勻的分布鋼筋；在空心管肋中，按照順布管的方向做好鋼筋的布置。

（8）在施工圖繪制之前，需要按照實(shí)際的設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)算各種承載力，確保其能夠滿足實(shí)際的施工設(shè)計(jì)要求，這樣才能讓施工圖的繪制更加標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。