暗梁空心楼盖设计原理文集_楼盖结构设计原理

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混凝土空心楼盖技术实用设计原理

郑州东飞建材有限公司 技术部

一、混凝土空心楼盖技术

混凝土空心楼盖的关键构件是置于混凝土楼板内的GRC高强预制薄壁管，它作为永久性模体被用于现浇钢筋混凝土空心板中。预制薄壁管的外径一般为100mm～500mm，长度一般为500mm～2000mm，管壁厚6～8mm。由于该产品为水泥制品，它与混凝土共同工作具有优良的特性。预制薄壁管沿一个方向布置，管与管之间对接留有一定长度的缝隙作为加强肋，其布置及构造详下图：

设计计算方面，现浇混凝土空心楼盖按照“空间等代框架”法进行三维计算分析，柱与柱之间设置暗梁，通过现浇实心暗梁与现浇空心楼盖上下翼缘紧密结合形成加强框架扁梁。空心暗梁楼盖沿顺管方向为“工”字形截面。在垂直管方向最薄弱处仅有上下翼缘，为了保证上下翼缘共同工作，必须采取相应措施提高楼板的整体性，空心管的排放为一根根对接，中间留肋以增强楼板整体性，使楼板形成明显的双向受力特性。

二、混凝土空心楼盖的设计计算

现浇空心楼盖自身有一定的空隙率（一般为35％～55％），自重减轻很多，对抗震极为有利；此种楼盖的厚度较一般实心平板的厚度大，其平面内外的刚度均较大，建筑

物整体的抗侧移刚度提高许多；采用现浇混凝土空心楼盖的建筑工程一般具有较好的抗震性能。现浇凝凝土空心楼盖采用“等代框架法”与竖向构件及支撑一起进行结构三维分析。目前，TBSA及PKPM系列软件均可用于此种结构类型的计算，结构的竖向构件及支撑按普通梁板结构进行输入。

现浇混凝土暗梁空心楼盖可用于框架、剪力墙、框架—剪力墙、框架—核心筒、板柱、板柱—剪力墙等结构。其中板柱结构适用于非地震区，地震区可采用板柱—剪力墙结构。

现浇混凝土空心楼盖大体可分为边支承板楼盖结构和柱支承楼盖结构两种。边支承板楼盖可仅考虑承受竖向荷载，楼板周边支承构件应考虑承受竖向荷载、水平荷载和地震作用，GRC预制薄壁空心管应沿板的短边方向布置，板厚宜取板短边方向尺寸的1/25~1/30，此时的结构型式宜为普通梁框架、扁梁框架、大开间剪力墙、框架—剪力墙等结构。电算时楼板的厚度取按顺管方向的等效刚度折算值，结构荷载取折算成实心板厚度时的结构荷载。结构整体计算时，目前各设计单位采用的电算软件均能满足要求，楼板配筋面积用软件(如PKPM)计算出的配筋面积即可，只是配筋方式须考虑GRC预制薄壁管的布置情况。

柱支承板楼盖设计计算时须同时考虑竖向荷载、水平荷载及地震作用，一般情况下，应采用“等代框架法”进行空间三维分析。此种楼盖一般适用于带边框梁的板柱、板柱—剪力墙、框架—核心筒等结构。对板柱、板柱—剪力墙结构，GRC预制薄壁空心管宜沿柱网格的长方向布置，板厚宜取柱网格的长方向尺寸的1/25~1/30，柱与柱间设置高度与板厚相同的宽扁暗梁。对框架—核心筒等结构，内筒外框间GRC预制薄壁空心管宜沿朝向核心筒方向布置，平面形状为正四边形时，内筒外框间板的四角部位薄壁管的布置方向宜各层调换，或在此处设置45度宽扁斜暗梁，薄壁管朝向斜梁布置，尽量使结构X及Y向的刚度接近；此时板厚取内筒外框间距的1/25~1/30。框架柱与内筒外围混凝土墙间设置高度与板厚相同的宽扁暗梁。按“等代框架法”进行整体电算分析前，须进行一些数据准备工作。

对边支承板楼盖结构，这个过程比较简单，这里不再详述。下面就以板柱结构为例对柱支承楼盖的数据准备介绍如下：

板柱结构的典型结构平面布置如下图：

按“等代框架法”把结构楼板划分为柱上板带和跨中板带架下图：

1、板厚选择：暗梁空心楼盖的厚度一般取板长边尺寸的1/25～1/30，本例中柱网格长向的轴线尺寸为9.00m，按此原则，板厚取300mm，空心楼盖上下翼缘的厚度均为50mm，GRC高强薄壁管外径为200mm，管长采用1.0m，顺管方向管与管的间距取60mm，垂直管方向管与管的间距取70mm，板的空隙率为：π×1002/（300×260）=40.28％,折算厚度为：（300×260-π×1002）/260＝179.17mm，大大减轻了结构的自重。

2、预制薄壁管的布置方式：根据本工程平面及竖向构件的布置特点，预制薄壁管沿9.0m方向布置。

3、框架暗梁（柱上板带）断面的确定：框架暗梁断面高度同空心楼盖的板厚，其宽度确定包括电算模型输入时框架暗梁的宽度计算及实际设计时框架暗梁的宽度选择。现就将本例框架暗梁断面的确定简述如下：首先根据竖向构件的断面尺寸及框架暗梁的跨度初步估算暗梁的宽度（框架暗梁宽度可比柱同方向边长大些），然后根据初估断面宽度，按“等效刚度”的原则确定电算模型输入时框架暗梁的断面。根据电算配筋结果回过头来反算框架暗梁的宽度，原则是梁上、下部钢筋按单排配置，且钢筋的直径不宜

过大。本工程框架柱宽度为700mm，首先假定长柱网方向的暗框架梁断面为900mm×300mm，短柱网方向的暗框架梁断面为800mm×300mm，这样按“等效刚度”的原则就可确定电算模型输入时框架暗梁的断面尺寸。由于框架暗梁两侧翼缘均为空心楼板，要折算为等厚实心梁就要计算出顺管方向及垂直管方向的刚度折算系数。

顺管方向的刚度折算系数计算：（简图如下）Is260300310.04912004506440000按等效刚度的原则折算成同厚度的矩形截面，矩形截 度为：bs12I3003225.08mm

2600.8657 顺管方向的刚度折算系数为：s225.08垂直管方向的刚度折算系数计算：（简图如下）

3Ic10003001210002003121583333333

按等效刚度的原则折算成同厚度的矩形截面，矩形截面宽为：

bc12I3003703.70mm

垂直管方向的刚度折算系数为：

c703.70701000700.7231这样顺管方向电算模型输入时框架暗梁的宽度为：Bs90040009000.86573584mm 垂直管方向电算模型输入时框架暗梁的宽度为：Bc80045008000.72313475mm

按以上框架暗梁断面输入进行电算，实得配筋结果即为柱上板带的配筋，按《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》（CECS 175:2004）的要求，采用暗梁空心楼盖须一定比例的钢筋集中配置在暗梁内。一般情况，此值可取0.7。其余配筋应均匀配置在柱上板带（不包括框架暗梁）宽度范围内，且不小于跨中板带配筋。

4、跨中次梁（跨中板带）断面的确定：跨中次梁的高度同空心楼盖的板厚，其宽度为跨中板带的宽度乘以相应方向的刚度折减系数。

顺管方向电算模型输入时框架暗梁的宽度为：

Bs40000.86573463mm

垂直管方向电算模型输入时框架暗梁的宽度为：

Bc45000.72313254mm

电算出的梁配筋应均匀配置在跨中板带宽度范围内。

5、输入荷载取值：

1）空心楼板面荷载：恒荷：空心楼板自重、上下层抹灰、面层荷载及薄壁管自重。

活荷：按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）取用。

2）暗梁线荷载：次暗梁上反向荷载：qcbh25；

b为按等效刚度折算出的次暗梁宽度； h为空心楼板厚度（单位：m）。

框架暗梁上反向荷载：（实心框架暗梁宽度为900mm）qkb0.9h250.90.1791725；

0.17917为300mm厚空心楼板折算为实心楼板的厚度（单位：m）。

b为按等效刚度折算出的次暗梁宽度；

h为空心楼板厚度（单位：m）。

3）梁上荷载的输入顺序：首先输入次暗梁及框架暗梁的反向荷载，消除次暗梁全部自重及框架暗梁非实心部分自重。然后输入框架填充墙荷载，大多数情况下此荷载可直接加载至梁上，否则，可在输入楼板恒荷时，在局部楼板范围内按等效荷载输入。

三、注意事项

1、由于暗梁空心楼板的厚度较大，其边梁的受扭作用较普通梁板的边梁大 许多，设计时应注意适当增加边梁的断面和受扭钢筋。

2、注意板柱节点在垂直荷载、水平荷载作用下的受冲切承载力计算，应考虑板柱节点冲切破坏临界截面上偏心剪应力传递的部分不平衡弯矩。当板柱节点冲切计算不满足承载力要求时，可以采取以下加强措施。

1）将板柱节点附近板的厚度局部加厚或加柱帽。2）增加穿过柱截面布置于板内暗梁上的箍筋面积。3）在板柱节点处增设“

”形附加钢筋（边柱中单向设置，中柱时双向设置）。

4）采用互相垂直并通过柱子截面的型钢（工字钢、槽钢等）焊接而成的型钢剪力架。

3、电算时中梁刚度放大系数的取用

由于本工程仅内筒外框间为暗梁空心楼盖，其余部分楼盖仍为普通梁板结构，所以对不同构件的计算应选用不同的中梁刚度放大系数。对普通梁板结构部分的梁计算时，中梁刚度放大系数取2.0；对暗梁空心楼盖部分的梁计算时，中梁刚度放大系数宜取1.0；对竖向构件计算时，可视暗梁空心楼盖的布置情况，中梁的刚度放大系数在1.6～2.0之间选取。

4、房屋的屋盖和地下一层顶板，宜采用梁扳结构。房屋的周边和楼、电梯洞口周边应采用有梁框架。

四、结束语：

GRC高强预制薄壁管现浇暗梁空心楼盖是集新技术、新材料、新施工工艺于一身的高新技术，是对无梁楼盖技术的完善和补充，大大拓展了无梁楼盖的应用空间。由于各工程之间千差万别，不可能有一成不变的结构布置和设计计算方法，具体到单体工程设计时，应根据该工程的特点进行技术设计。