现浇混凝土空心板的发展及其设计理论
混凝土空心板的设计原理及施工技术

混凝土空心板的设计原理及施工技术混凝土空心板是一种结构轻、强度高、隔声、保温性能好的建筑材料,被广泛应用于住宅、商业建筑、公共建筑等领域。
本文将介绍混凝土空心板的设计原理及施工技术。
一、混凝土空心板的设计原理1.1 板的截面形式混凝土空心板的截面形式分为直线形、折线形、曲线形和多边形等多种形式,其中直线形和折线形较为常用。
直线形板的截面形式为矩形,折线形板的截面形式为梯形或台阶形。
板的截面形式应根据使用要求、荷载特点、板的自重等因素进行选择。
1.2 板的受力特点混凝土空心板的受力特点主要包括受弯矩、剪力和压力等。
板的受弯矩主要集中在板的中间区域,剪力主要集中在板的边缘区域,压力主要集中在板的下弦区域。
因此,板的设计应考虑到各种受力情况,确保板的强度和稳定性。
1.3 板的设计荷载混凝土空心板的设计荷载包括建筑物自重、活载荷载和风荷载等。
其中,建筑物自重是混凝土空心板最主要的荷载。
活载荷载包括人员、家具、机器设备等荷载,应根据使用要求和规范要求进行计算。
风荷载是混凝土空心板的重要荷载之一,应根据使用场所、风速等因素进行计算。
1.4 板的设计参数混凝土空心板的设计参数包括板厚、板高、洞口尺寸、洞口位置、箍筋配筋等。
板厚应根据使用要求、荷载特点、板的自重等因素进行选择。
板高和洞口尺寸应根据使用要求和规范要求进行选择。
洞口位置应考虑到板的受力情况和使用要求。
箍筋配筋应根据板的受力特点和规范要求进行设计。
二、混凝土空心板的施工技术2.1 板的制作混凝土空心板的制作应根据设计要求进行,包括模板制作、钢筋加工、混凝土搅拌、浇筑、养护等过程。
模板应按照设计要求制作,保证板的几何尺寸和表面光洁度。
钢筋应根据设计要求进行加工,保证钢筋的质量和尺寸精度。
混凝土应按照设计配合比进行搅拌,保证混凝土的均匀性和强度。
浇筑时应注意控制混凝土的流动性和振捣质量,避免板的表面出现裂缝和气孔。
养护应按照设计要求进行,保证混凝土的强度和耐久性。
现浇混凝土空心楼盖结构设计的发展

现浇混凝土空心楼盖结构设计的发展摘要:现浇混凝土空心楼盖结构适用于较大跨度的公共建筑和住宅建筑,具有减轻自重,降低地震作用等优点,可明显降低工程总体造价,改善使用功能,且施工方便,经济效益显著。
关键词:现浇混凝土,空心楼盖,结构设计,技术特点,构造,施工质量控制,发展随着建筑业的迅速发展,新的建筑结构设计、施工技术不断涌现。
现浇混凝土空心楼盖就是最近几年国内发展起来的结构新技术,是利用预制空心楼板的概念,按一定规则放置埋入式内模后,经现场浇筑混凝土而在楼板中形成空腔的楼盖。
过去由于抽芯式钢管成孔工艺的限制,空心楼板主要应用于预制构件,很少应用于现浇结构。
近几年出现了几种新的非抽芯式成孔工艺,如金属波纹管和GBF高强复合薄壁管等,使现浇混凝土空心楼盖结构技术得到推广应用。
空心楼盖可用于一般民用建筑,尤其适用于具有较大跨度、对层高有限制的公共建筑和住宅建筑,如商场、办公楼、图书馆、教学楼、展览馆、大型仓库、停车楼、住宅等。
目前,国内已有不少的工程采用现浇混凝土空心楼盖,社会和经济效益十分明显。
本文结合工程实践,对埋入式内模采用筒芯的现浇混凝土空心楼盖结构进行探讨。
一、结构设计体系比较较大跨度的建筑采用现浇混凝土结构时,其传统的结构体系与现浇混凝土空心楼盖结构体系比较如下:传统的现浇混凝土结构:常采用单向肋梁楼板、双向肋梁楼板、密肋楼板和无梁实心楼板等。
肋梁楼板由于肋梁的存在,不仅降低了房间净高,而且不利于各种设备、管线的安装。
为了设施管道的穿越和环境美观,需要吊顶装饰,这样就增加了层高,加大了自重。
无梁实心楼板虽然不露梁,但自重过大。
传统的结构体系都因结构自重大,增加了柱和基础的荷载,使柱和基础的截面尺寸及配筋都相应的加大,经济性较差。
由于肋梁、柱帽和承重墙体的限制,不能较好地满足现代建筑对空间环境和使用功能灵活多样的需求。
施工过程中,因梁、板配筋密集,预应力作业多,施工工艺质量要求高,施工难度较大,往往造成施工速度缓慢,提高了工程成本。
现浇钢筋混凝土空心板板柱结构设计方法

现浇钢筋混凝土空心板板柱结构设计方法现浇钢筋混凝土空心板板柱结构是一种常见的建筑结构形式,具有结构稳定、承载能力强、耐久性好等优点。
本文将介绍现浇钢筋混凝土空心板板柱结构设计方法,包括三个方面:结构整体设计、板和柱的设计及其相互配合。
一、结构整体设计1.结构形式选择。
根据建筑的用途、空间要求等因素,选择板柱双向网格或框架式结构。
2.布置方案设计。
根据实际情况确定布置方案,包括板柱间距、墙柱、节点位置等,原则上要保证结构的稳定性和有效性。
3.受力分析。
进行各个构件的荷载分析,一个板柱的受力情况取决于其所在的楼层、墙的高度和位置等。
二、板的设计1.梁板的设计。
梁板是现浇钢筋混凝土空心板板柱结构中的主要构件,分为上下板和中梁板。
在设计时应按照板内各个部位的受力进行计算。
2.板厚的确定。
在确定板厚时需要考虑板的跨度、楼层高度等,保证板的承载能力和安全性。
3.钢筋的配筋。
钢筋的配筋应考虑板的弯矩、抗剪和抗弯等要求,根据实际情况进行配筋设计。
三、柱的设计1.柱截面的确定。
柱截面选用正方形、圆形、矩形等形式,根据柱的高度、楼层荷载进行计算,确定合适的截面尺寸。
2.配筋设计。
柱的配筋设计应考虑柱的受力情况和钢筋的强度。
具体配筋方法可以采用ASD、LRFD等方法进行计算。
4.柱加强设计。
在柱高、楼层荷载增加等情况下,需要考虑对柱进行加强设计,例如采用延伸筋、加壳等的方法。
结构整体设计、板的设计及柱的设计是现浇钢筋混凝土空心板板柱结构的基本要素。
在实际设计中要严格按照规范要求进行设计,保证结构的安全性和可靠性。
混凝土空心板的设计原理与施工技术

混凝土空心板的设计原理与施工技术一、前言混凝土空心板是一种非常常见的建筑结构,它具有轻质、高强、隔热、隔声等优点,被广泛应用于建筑领域。
本文将详细介绍混凝土空心板的设计原理与施工技术。
二、混凝土空心板的设计原理1. 混凝土空心板的结构形式混凝土空心板一般采用一层或多层混凝土板作为上下承载层,并在两层混凝土板之间设置一定距离的筋网或筋带,形成一定的腔内空间。
混凝土空心板的截面形状一般为矩形、T形或I形。
2. 混凝土空心板的荷载特点混凝土空心板的荷载特点主要有以下几个方面:(1)自重荷载:混凝土空心板的自重荷载是其主要的荷载之一。
(2)活荷载:混凝土空心板的活荷载包括人员荷载、家具荷载、雨水荷载等。
(3)静荷载:混凝土空心板的静荷载包括风荷载、地震荷载等。
3. 混凝土空心板的设计原则混凝土空心板的设计原则主要包括以下几个方面:(1)按照国家相关规范和标准进行设计。
(2)根据混凝土空心板的荷载特点进行合理的受力分析和计算。
(3)合理选择混凝土材料和钢筋材料,确保混凝土空心板的强度和稳定性。
(4)合理设置混凝土空心板的截面形状和尺寸,以满足其受力要求。
(5)合理设置混凝土空心板的筋网或筋带,以提高其承载能力。
三、混凝土空心板的施工技术1. 混凝土空心板的制作混凝土空心板的制作一般采用预制构件的方式进行,具体操作步骤如下:(1)制作模板:根据设计要求制作混凝土空心板的模板。
(2)预先加工筋网或筋带:根据设计要求预先加工好混凝土空心板的筋网或筋带。
(3)混凝土浇筑:在模板内放置好预先加工好的筋网或筋带后,进行混凝土的浇筑。
(4)养护:混凝土浇筑后,需要进行养护,以确保混凝土的强度和稳定性。
2. 混凝土空心板的安装混凝土空心板的安装具体操作步骤如下:(1)预处理:在进行混凝土空心板安装前,需要对其进行预处理,将其清洗干净。
(2)安装定位:将混凝土空心板按照设计要求进行定位,并进行水平调整。
(3)焊接连接件:将混凝土空心板与钢结构进行焊接连接。
现浇空心楼板结构设计简介

内力分析与计算方法
1 2 3
弹性力学方法
采用弹性力学的基本原理和方法,对楼板进行内 力分析,计算弯矩、剪力、扭矩等内力。
有限元方法
利用有限元软件建立楼板的有限元模型,进行内 力分析和计算。该方法适用于复杂结构和非线性 问题。
塑性设计方法
在弹性力学方法的基础上,考虑材料的塑性性质, 对楼板进行塑性内力分析和设计。该方法可提高 结构的抗震性能。
筑物的整体性能。
通过实验验证和数值模拟分析,证明了 本文还探讨了不同参数对现浇空心楼板 该设计方法的可行性和优越性。与传统 性能的影响,如空心率、混凝土强度等 实心楼板相比,空心楼板在相同荷载作 级、钢筋配置等。这些研究成果为工程 用下具有更小的变形和更好的抗震性能。 师在实际工程中进行楼板设计提供了有
混凝土浇筑
在空心管安装完成后,进行混凝土浇筑。 浇筑时应从一端向另一端推进,确保混凝 土充分填满空心管间的空隙。
空心管安装
在钢筋绑扎完成后,将预制好的空心管按 照设计要求放置在指定位置,并用铁丝或 钢筋固定好。
施工过程中注意事项
严格控制材料质量
确保使用的钢筋、混凝土等材料符合设计要 求和相关标准。
加强对空心楼板抗震性能的研究,通过改进设计 方法和采用先进的抗震技术,提高建筑物的抗震 能力。
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06 工程实例分析
工程概况介绍
工程地点
中国某大型城市核 心区域
结构类型
钢筋混凝土框架-核 心筒结构
工程名称
某商业综合体项目
建筑面积
约20万平方米
设计单位
国内知名建筑设计 研究院
结构设计方案展示
楼板类型选择
现浇砼空心楼盖结构技术发展及应用

现浇砼空心楼盖结构技术发展及应用1.引言现代建筑发展的多样性,要求传统的结构形式和施工方法不断进步.大跨度砼空心楼盖及预应力空心楼盖通过在板内埋放芯模.按一定的方向进行排列并浇注成形,使原实心楼盖变成空心楼盖.同时获得较大的空心率以减轻结构自重.并结合预应力达到改善受力特性.可代传统的普通钢筋砼梁板结构体系,密肋楼盖体系,预应力梁板结构体系和装配式空心楼盖体系.由于建筑功能日益增强,对结构跨度,柱网开间的要求不断提高,国内在大量的实际工程中得到推广应用.非预应力的楼板适用跨度约8~12M,预应力的楼板适用跨度已达到12~25M.不但满足结构强度,刚度和整体性要求,同时又能降低施工难度.还具有提高隔热,隔声性能的优点.有效的提高建筑使用功能.获得较好的经济性和良好的使用功能.2.现浇砼空心楼盖结构技术的发展及应用大跨度砼空心楼盖及预应力空心楼盖在国外自20世纪50年代便有工程应用,不但应用于楼板结构中,还应用在桥梁工程上.在我国则起步较晚.20世纪90年代初在北京开始应用,不过因芯模的制作运输价格以及力学性能等因素的影响没有得到广泛的应用。
之后10多年很多厂家针对芯模进行了广泛深入的探索.从1996年开始在湖南掀起了砼空心楼盖的应用高潮.以长沙为中心,在近10年内,空心楼盖的应用面积达几千万平方米.同时将这股风潮影响到全国.由于砼空心楼盖相关技术标准不规范,于是在2002年,经建设部委托中国建设科学研究院牵头成立编制组.经过两年的努力,编制组进行了系统的实验研究及理论分析.同时收集整理了国内外大量技术资料.分析比较了国内外标准规范的有关方法,进行了设计和施工的工程试点。
广泛征求意见,完成了编制工作。
于2004年11月通过建设部审查.并于2005年4月公布施行.规程名称为<现浇砼空心楼盖结构技术规程>CECS 175:2004。
3.用于现浇砼的芯模种类及各自优势:国内大致有波纹薄壁钢管,纸管,硬塑管,砼高强复合薄壁管以及GZ高分子合金芯模.这几种芯模都是现浇钢筋砼空心楼盖中不抽芯成孔的埋入式芯模,在现浇空心楼盖的研究应用中起到了非常重要的作用,然而波纹薄壁钢管,纸管和硬塑管在砼空心楼盖的应用当中因价格昂贵问题而没有得到推广.目前,砼高强复合薄壁管和GZ高分子合金芯模具有强度高、韧性好、重量轻、不吸水、采用瓦片子母扣连接和对接连接,可灵活组成各种几何形状的芯模、采用回收废旧塑料作为主要原料,为回收利用垃圾塑料提供了一条有效途径,具有明显的环保效益并易于长途运输等优点。
浅谈现浇混凝土空心楼板设计
梁, 次梁将线荷载转变为集中荷载传递给主梁( 或框架梁 ) , 框架梁再将集 中 荷载传递给柱子。而现浇混凝土空心楼板结构主要有两类结构体系 : 第一类 柱( 或板 一 剪 力墙 ) 结构 体 系 , 其传 力 路线 是将 楼 板上 的荷 载 直接 传递 给 当今 世 界 , 随着 科 技 的不 断 发 展 , 各行 各 业 的 技术 水 平 都 在 发 生着 日新 为 板一 第 二类 为大 板 ~ 框架 ( 或 大板 一 框剪 ) 结构 体 系 , 其 传 力 路线 是 将楼 板 上 月 异 的变 化 , 对 于建 筑 行业 也 同样 如 此 , 随 着新 技 术 的不 断 研发 , 关 于 现浇 混 柱 子 ; 暗梁 再将 线荷 载 集 中传 递给 柱 子 。 由此 可 凝 土 空 心楼 板 的新 技术 也 应运 而生 。 现 浇混 凝 土空 心楼 板 结构 是 在无 粘结 预 的荷载 集 中为 线荷 载传 递 给 暗梁 , 应力 混凝土楼板和普通混凝土现浇楼板的基础上 ,结合 现代 建筑设计理 见 ,现浇混凝土空心楼板所采用的结构体系均缩短了楼面荷载的传递路线、 减 少 了传 力环 节 , 因此 减少 了结构受 力 构 件和 节省 了用 钢 量 。 念— —节 能 、 环保 、 防震 、 经济 的 要求 创新 而 成 。 不 但 有预 制 空心 板 自重 轻 、 材 就 截 面受 力 特 征而 言 , 翼 缘参 加 工 作 的 宽度 越 大 , 空心 截 面力 学 性 能 越 料省的特点 , 而且具有现浇混凝土楼板整体性好 、 抗震好的优点。 还具有两者 如空心楼板的模盒尺寸为8 2 0  ̄ 8 2 0 , 翼缘厚度一般取最小值7 0 , 根据砼结构 所 没 有 的楼 板跨 度 大 、 无柱帽、 空 间利 用充 分 的优 点 。 该 项 成果 可 广泛 适 用于 好。 规范 , 翼缘参加工作的有效宽度为l 2 倍翼缘厚度, 即1 2 X 7 0 = 8 4 0 > 8 2 0 , 也就是 大跨度 、 大空间、 大荷载 的建筑中。 现浇混凝土空心楼板是全部翼缘参加工作 , 为受力特征最好的空心截面。 现浇混凝土空心楼板是指将具有高强度 的复合薄壁空心 内模按照一定 说 ,
混凝土空心板的设计原理及施工技术
混凝土空心板的设计原理及施工技术一、前言混凝土空心板是一种常用的建筑结构材料,在现代建筑中被广泛应用。
其特点是轻质、高强度、隔音、隔热等优点,适用于大跨度建筑的屋顶和楼板等结构。
本文将从混凝土空心板的设计原理和施工技术两方面进行详细分析。
二、设计原理1. 混凝土空心板的构成混凝土空心板由两层钢筋网和中间的混凝土层组成。
钢筋网通常使用Q235A或Q345B的钢筋,网格间距一般为200mm,直径为5mm或6mm。
混凝土层一般为6cm至8cm,其厚度根据混凝土的强度等级和跨度大小进行设计。
2. 设计原则混凝土空心板的设计应遵循以下原则:(1)强度原则:混凝土空心板的承载能力应符合规范要求,以保证其在使用过程中的安全性。
(2)稳定原则:混凝土空心板应满足规范要求的稳定性,以保证其在使用过程中不会出现倒塌等危险情况。
(3)经济原则:混凝土空心板的设计应考虑到经济性,以尽可能降低造价。
3. 设计方法混凝土空心板的设计方法一般分为两种:弹性设计和极限状态设计。
其中,弹性设计适用于小跨度、负荷较小的混凝土空心板;极限状态设计适用于大跨度、负荷较大的混凝土空心板。
(1)弹性设计弹性设计的基本原理是根据材料的弹性特性,通过计算得出混凝土空心板在工作荷载下的应力和变形,进而判断其是否符合规范要求。
其计算公式如下:σ = Mx / I + Wy / qε = My / EI + Wy^2 / 2qEI其中,σ为混凝土空心板在截面上的应力;Mx为截面上关于x轴的弯矩;I为截面惯性矩;Wy为截面上的剪力;q为混凝土空心板的单位宽度重量;ε为混凝土空心板在截面上的应变;My为截面上关于y轴的弯矩;E为混凝土的弹性模量。
(2)极限状态设计极限状态设计的基本原理是根据混凝土空心板在极限状态下的承载能力进行设计。
其计算公式如下:N + M / z ≤ NRd其中,N为混凝土空心板的轴向力;M为混凝土空心板的弯矩;z为钢筋的有效截面高度;NRd为混凝土空心板在规定极限状态下的承载能力。
现浇混凝土空心楼板的应用研究
对于双向板 , 两个跨方 向都有荷载传递 , 空心 内膜虽然仍沿 个方 向铺设 , 但是 两个跨度方 向都需 进行配筋计算 。在 沿空 心内膜铺设方 向 , 仍然可折算成工字形截面的梁 ; 在垂直空心内 容铺设方 向, 可简化开有洞 口的空腹梁 , 如图2 所示。
2空 间布置灵活 、 . 净空高度增加 。该楼 板体系跨度大 , 分隔
其 次 , 于 楼板 自重 减 轻 , 撑 楼 板 的 墙 、 、 础等 构 件 的荷 载 由 支 柱 基 也 相 应 减 小 , 可减 小 竖 向构 件 的界 面 尺 寸 及 配 筋 , 约 竖 向构 故 节
列的研究成果 , 在一些混凝 土专 业著作 中对埋 置管状 内模 现 并 浇空心楼板的受 力特性 、 结构 、 构造 做了研究 。与传统的梁板结
图 1 单向空心板设计截面简化
度、 荷载 的建筑 , 尤其适合大跨度 、 大荷载 、 大空 间的多层和高层 建筑。与同跨度的一般实心平板相 比 , 自重可减轻 5% 7 %; 0 0 与有梁板相 比, 自重可 减轻 1%~1%。同 时 , 0 5 该楼板 体系刚度
大 、 形小 、 变 抗震 性 能 好 。
整块拼装 , 以整体 用到下 一层去 , 少损耗 , 可 减 降低模板成 本 。 二是 现浇空心楼板格 内无梁 , 楼板 的钢筋 完全在一块大 的整板 上绑扎完毕 , 给钢筋绑扎带来了很大 的便利条件。 5综合造价 降低 。与传统梁板结构相 比, . 该楼板的工程总造 价可 降低 5 ~ 0 % 2 %。首 先 , 降低 了楼板 钢筋混凝 土的总用量 。
墙 可 任 意 布 置 , 间分 隔灵 活 , 免 了传 统住 宅 给 装修 带来 的不 空 避 便 , 时 , 避 免 了因 装 修 砸 墙 而 给 结 构 带来 的安 全 隐 患 。 由 于 同 也
混凝土空心板的设计与施工技术研究
混凝土空心板的设计与施工技术研究一、前言混凝土空心板是建筑业中广泛使用的一种结构材料,具有轻质、高强度、隔音隔热等优点,被广泛应用于工厂、仓库、商场等建筑物中。
本文将对混凝土空心板的设计与施工技术进行研究,以期能够更好地应用于实际工程中。
二、混凝土空心板的设计1. 混凝土空心板的结构形式混凝土空心板的结构形式一般分为两种:T形和H形。
其中,T形空心板的截面形状为“T”形,上部为翼缘,下部为腹板;而H形空心板的截面形状为“H”形,上下各有一层翼缘和一层腹板。
两种结构形式在使用中各有优劣,需要根据具体情况选择。
2. 混凝土空心板的尺寸设计混凝土空心板的尺寸设计需要考虑多个因素,包括荷载、跨度、楼层高度等。
其中,荷载是设计中最重要的因素之一,需要根据实际情况确定。
跨度一般不宜超过6米,楼层高度不宜超过4层。
3. 混凝土空心板的材料选择混凝土空心板的材料选择需要考虑多个因素,包括混凝土强度、钢筋直径等。
混凝土强度通常选择C30或C40,钢筋直径选择12mm或14mm。
4. 混凝土空心板的受力分析混凝土空心板的受力分析需要考虑多个因素,包括弯矩、剪力、轴力等。
其中,弯矩和剪力是设计中最重要的因素之一,需要根据实际情况确定。
三、混凝土空心板的施工技术1. 混凝土空心板的模板制作混凝土空心板的模板制作需要选用优质的胶合板或钢板,保证模板的平整度和刚度。
同时,需要在模板上设置腹筋、翼筋等钢筋,以保证混凝土浇筑后的强度和稳定性。
2. 混凝土空心板的钢筋加工混凝土空心板的钢筋加工需要保证钢筋的强度和精度。
钢筋需要按照设计要求进行加工,并保证钢筋的间距和位置准确无误。
3. 混凝土空心板的混凝土浇筑混凝土空心板的混凝土浇筑需要选用优质的混凝土,保证混凝土的强度和稳定性。
同时,需要在混凝土中掺入适量的外加剂,以提高混凝土的抗裂性和耐久性。
4. 混凝土空心板的养护混凝土空心板的养护需要保证养护时间和养护条件。
一般情况下,混凝土空心板在浇筑后需要进行7天的养护,并保持适当的湿度和温度。
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现浇混凝土空心板的发展及其设计理论
发表时间:2010-07-20T16:14:44.640Z 来源:《价值工程》2010年第3月下旬供稿作者:张海云;于洪玫[导读] 国外自20世纪30年代就已出现混凝土预制空心板,并在实际工程中得到应用。
张海云;于洪玫(吉林省石油化工设计研究院,长春 130021)摘要:本文介绍了现浇混凝土空心板的产生及发展过程,总结了国内外的研究概况,给出了空心板内力的表达式,并介绍了几种常见的空
心板设计理论。
关键词:现浇空心板;内力;设计理论中图分类号:TU528 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2010)09-0104-01 0 引言
随着社会生产力的发展,人们的物质需求也在不断的提高。
在建筑领域中,人们对具有大柱网、大空间、可自由分隔、布置灵活的建筑产生浓厚兴趣。
此外,建筑功能日益复杂化的趋势也促进大跨度、大空间结构形式的发展。
在当前采用的大跨度结构形式当中,现浇混凝土无梁空心楼板体系是继普通梁板、密肋楼板、无粘结预应力平板后出现的一种新型结构体系,目前已经越来越多地应用于实际工程。
1 现浇混凝土空心板的产生及发展
国外自20世纪30年代就已出现混凝土预制空心板,并在实际工程中得到应用。
虽然这种楼盖具有节约混凝土、生产化高、质量稳定等优点,但其整体性差、抗震性能不好、建筑布置不灵活、开洞困难、使用功能受限。
随着人们物质需求的不断提高和建筑功能要求的复杂化,预制空心板已难以适应抗震设计与建筑市场的需要,在实际工程中也已逐渐退出应用行列。
现浇混凝土空心无梁楼盖改善了预制单向空心板的缺点,发展了其优点受到行业的广泛关注,并在实际工程中得到了大量的应用。
空心板是由井式板演变而来的,它起源于德国,由前联邦德国工程师MULLER·Leopold首先提出,当时被称为“B-Z体系”,源自德文的蜂巢式混凝土空心楼板。
之后,G. Franz教授对这种板进行了试验研究,提出了在静力荷载作用下可采用刚度等效的实心无梁楼盖的计算方法[1]。
进入20世纪90年代,我国的工程师提出了采用轻质高强的空心薄壁内膜作为空心板的成孔内膜,从而降低了现浇空心板的施工难度,为空心板的大范围应用开辟了广阔的空间。
国内学者在空心板的研究方面也取得了一些初步成绩。
比如,山东工业大学王有志等进行了9块四边简支空心板在集中荷载作用下的变形试验,并在裂缝及挠度方面也做了探讨[2]。
东南大学的研究对空心板采用模型试验及有限元分析对其应力-应变关系、荷载-挠度关系、空心板刚度分析等给出了相应的探讨和结论。
另外,武汉理工大学进行了设计弯矩分析,贵州大学空间结构研究所科研小组提出了有别于“GBF技术”的“CA-CSP技术空心大板楼盖”通过包括上述研究在内的相关研究可以得到如下结论:空心楼板虽利用内膜成孔,但板在两个方向上的刚度相差并不是很大,按照国内规程布置的空心板刚度几乎在5%以下;空心楼板在竖向荷载作用下仍是双向受弯状态,板的受力状态并没有发生根本的变化。
2 现浇混凝土空心板的内力
国家技术规程规定对现浇混凝土空心板的内力分析可以按照刚度等效的实心板进行。
可知,其弯曲问题属于小挠度问题的弯曲,其内力也与实心板的内力计算方法相同。
记板的厚度h,则沿着薄板的厚度应力分量σx、σy、τxy的最大值发生在薄板的上、下表面;τxz和τyz的最大值发生在中面;σz的最大值发生在板的上表面。
它们的最大值如下:
3 现浇混凝土空心板的设计理论
现浇空心板自产生时起,就提出了按刚度等效的实心无梁楼盖的计算方法。
近年来随着国内外对空心板研究的不断深入,在设计方法方面相继提出了一些能够满足工程精度要求的近似算法,其思路主要是将板转化成某种形式的实心板。
但不管是哪种方法对现浇钢筋混凝土空心楼盖的设计计算理论还处于初步探索阶段,当前混凝土空心板的计算方法大致可归结为以下几种:
①等代网格梁法
根据管的布置方向,将板垂直管方向横截面简化为I形截面,顺管方向横截面简化为空腹梁,分别计算两个方向单位宽度空心板截面刚度,按横截面抗弯惯性矩等效转化为等高度的梁,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。
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键,楼板可按空间网架模型进行有限元分析。
③I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,采用弹性薄板理论,按照与实心板类似方法,查表或进行平板有限元分析。
④等效框架法、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。
4 结论
通过对现浇空心板发展的总结,明确了现浇空心板的理论仍处于待完善阶段,关于其两个方向刚度的差异性有待探讨;对其内力可按照薄板的小挠度弯曲问题进行分析,其设计方法包括:等代网格梁法、模拟空间网架有限元分析法、I形截面厚板法、等效框架法、经验系数法,以上几种方法均可应用到空心板的设计当中。
参考文献:
[1]高仲学,程文攘.现浇混凝土无柱帽空心无梁楼盖的设计与施工[J].种结构,2002,19(2).
[2]王有志,薛挺金宏,薛云互.钢筋混凝土空心板变形性能研究[J].山东建学院学报,1994(2).。