现浇混凝土空心楼盖设计初探

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2015年3月 201页

现浇混凝土空心楼盖设计初探

熊星亮

湖南省沙坪建筑有限公司，湖南 长沙 410000

摘要：对现浇混凝土空心楼盖的设计与施工进行分析，总结出设计计算的方法及施工控制的要点。 关键词：现浇混凝土空心楼盖；类型；空心楼盖设计方法；构造要求 中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)07-0201-01

1 概述

现浇混凝土空心楼盖是用轻质材料以一定规则排列并替代实心楼盖一部分混凝土而形成空腔或者轻质夹心，使之形成空腔与暗肋，形成空间蜂窝状受力结构，是空心楼盖技术中的一种。现浇混凝土空心楼盖技术减轻了楼盖自重，又保持了楼盖的大部分刚度与强度，是一种性价比优越，更具有高技术水平的建筑结构体系，具有巨大的社会经济价值。

2 现浇混凝土空心楼盖的类型

2.1 以筒体、筒芯为内模的现浇混凝土空心楼盖

以筒体、筒芯为内模的现浇混凝土空心楼盖，是在现浇混凝土板中将起填充作用的内模——空心管体或筒体按一定规则固定到位，现场浇筑混凝土成型，不抽管，使原实心的混凝土板变成空心板。这种空心楼板可用在边支承的楼盖结构中，也可用在柱支承的楼盖结构（无梁楼盖）中。空心管的长度一般为1～2m ，目前应用广泛的空心管一般采用水泥固化剂和塑性玻璃纤维等材料制成，壁厚为5~10mm ，管径为100~500mm ，其截面一般为圆形，也可制成方形或正多边形等。

2.2 以块体箱体为内模的现浇混凝土空心楼盖

以块体箱体为内模的空心楼盖有效地解决了筒体筒芯为内模浇注混凝土时筒体筒芯容易受外力作用上浮的问题。块体箱体一般制作成平面为正方形的立体。将它们等间距地布置在现浇钢筋混凝土板中，板在两个方向上的刚度是相等的，解决了筒体、筒芯内模的双向刚度不相等的问题；块体箱体内模的底面一般与板的底面齐平，这样基本不存在内模的抗浮问题。块体箱体内模主要有以下几种类型：

2.2.1 塑料薄壁盒 2.2.2 BDF 薄壁箱体

2.2.3 BDF 薄壁组合箱体

2.2.4 聚苯乙烯泡沫塑料块体 2.2.5 其他材料的块体内模等。

3 现有现浇混凝土空心楼盖的设计方法

3.1 等代网格梁法：根据薄壁管的布置方向，将板垂直管方向横截面简化为I 形截面，顺管方向横截面（沿管长度方向）简化为空心梁，分别计算两个方向的单度空心板截面刚度，按横截面抗弯惯性矩等效转化成等高度的梁，按交叉网格梁系进行空间内力分析，双向分别按梁进行计算配筋。

3.2 模拟空间网架有限元分析法：将空心板模拟成空间网架，划分为杆系有限元，上、下翼缘区混凝土为上、下弦杆，腹杆区即管间混凝土为剪力，楼板可按空间网架模型进行有限元分析。

3.3 I 形截面厚板法：当混凝土受压区高度在翼缘厚度以内时，假定空心板纵横向单位宽度板条抗弯线刚度相同。其理由在于：纵横向单位宽度板条弯时充当拉压区之间的剪力键的混凝土统一都是管与管之间的部分。仍直接采用弹性薄板理论，按照与实心板类似方法想找或进行平板有限元分析。

3.4 对于无梁楼盖（板柱结构），多采用等代框架法，或经验系数法。把整个结构分别沿纵横柱列两个方向划分，并将其视为纵向等效框架和横向等效框架，分别进行计算分析。多层结构采用分层法简化。总弯矩在支座及跨中按照经验系数分别分配给柱上板带和跨中板带，空心区域仍采用等效I 形截面进行内力及配筋计算。

3.5 拟梁法：忽略了拟梁之间剪切和扭转影响的简化计算方法。对承受竖向均布荷载的多区格柱支承板楼盖采用拟梁法进行内力分析时，应根据楼盖的具体情况，选取包括边区格在内的多个区格，并取拟梁为连续梁进行分析。

4 现浇混凝土空心楼盖设计的一般要求

4.1 现浇混凝土空心楼盖宜采用四边支承形式。

4.2 周边支承的现浇混凝土空心楼盖宜为方形或矩形。 4.3 楼板内承受较大集中静力荷载的部位不宜布置内模。对承受较大动力荷载的板，不宜采用空心楼盖

4.4 现浇混凝土空心楼盖应进行空心盒的排盒设计，楼板内空心盒长边方向宜平行于受力较大方向。在平面布置时，从跨中分别向四边布置。

4.5 现浇混凝土空心楼盖设计时，空心盒壁板的厚度不计入结构计算尺寸。

4.6 对于多跨连续双向板，可按相关文献计算方法，对可变荷载进行最不利布置，并进行折算，荷载折算后，板的周边支承梁可对应于折算荷载情况，取为板的固定或简支支座。

5 现浇混凝土空心楼盖的设计计算方法 5.1 截面设计

5.1.1 确定空心楼盖的厚度

现浇混凝土空心楼盖的高跨比为h/l=1/25~1/30，其中，h 为空心楼盖的厚度，l 为短向计算跨度。

5.1.2 确定空心楼盖的截面有效高度

由于跨中弯矩短跨方向比长跨方向大，因此短跨方向的受力钢筋应放在长跨方向受力钢筋的外侧，以充分利用板的有效高度，因而在估计h0时（对一类环境）：短向：h0=h-20mm ；

长向：h0=h-30mm 。 5.2 排盒设计

现浇混凝土空心楼盖的内模是矩形的，所以空心盒在矩形板中的布置方式影响楼板的内分布以及承载能力。空心盒的布置原则为：

5.2.1现浇混凝土空心楼盖两个方向的肋间距分别为300mm 和600mm ，不足300mm 或600mm 的剩余长度平均分配在空心板两侧。

5.2.2 在平面布置时，从跨中分别向四边布置。

5.2.3 楼盖内空心盒长边方向宜平行于受力较大方向。 6 现浇混凝土空心楼盖的构造要求

6.1 现浇混凝土空心楼盖的混凝土强度等级不宜低于C30，坍落度不小于160mm 。钢筋宜采用HRB335、HRB400级钢筋。

6.2 现浇混凝土空心楼盖的跨高比宜符合下列规定： 6.2.1 单向空心楼盖不宜大于25 ；双向空心楼盖不宜大于30；

6.2.2 当空心楼盖短边跨度大于12m 时，宜采用预应力空心楼盖。

6.3 现浇混凝土空心楼盖的钢筋布置应符合下列规定： 6.3.1 肋中负弯矩区域应配置箍筋，箍筋直径不应小于5mm ，间距不应大于200mm ；

6.3.2 面板应配置双向钢丝网，其钢筋直径不应小于4mm ，钢筋间距不应大于200mm ；

6.3.3肋中的纵向受力钢筋的保护层厚度（不含空心盒的厚度）不应小于20mm 。

6.4 现浇混凝土空心楼盖角部处于复合受力状态，且易因温度、收缩产生裂缝，应配置专门的构造钢筋。纵筋的最小配筋率、收缩钢筋构造等应符合《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的有关规定。

参考文献

[1]CECS 175:2004， 现浇混凝土空心楼盖结构技术规程. 北京：中国计划出版社，2004.