蘇 麗 親

(山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030002)

近年來(lái)，現(xiàn)代化城市建設(shè)面貌日新月異，建筑工程事業(yè)的發(fā)展取得了前所未有的突破，與此同時(shí)空腹樓板的應(yīng)用技術(shù)逐步得到完善。在框架梁大板結(jié)構(gòu)體系中應(yīng)用空腹樓板，可以節(jié)省次梁體構(gòu)造，減小集中力對(duì)框架梁的荷載作用，進(jìn)而改善整體受力狀態(tài)，加強(qiáng)建筑整體安全穩(wěn)定性。

1 簡(jiǎn)述空腹樓板的優(yōu)勢(shì)特征

空腹樓板是目前國(guó)內(nèi)較為常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示，基于其結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有如下幾方面優(yōu)勢(shì)特征，在建筑工程領(lǐng)域被大力推崇和應(yīng)用。

1.1 結(jié)構(gòu)抗彎承載力條件

從某種角度來(lái)說(shuō)，樓板是一種受彎控制部件，其抗彎承載力與橫截面高度有直接的關(guān)聯(lián)。具體來(lái)說(shuō)，抗彎承載力與橫截面高度呈正比例關(guān)系。通常來(lái)說(shuō)，空腹樓板建筑工程中使用的混凝土的空心率高達(dá)60%。這充分說(shuō)明在樓板搭建過(guò)程中，采用同等質(zhì)量的混凝土體，空腹樓板的高度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通樓板，加大了空間的利用率。經(jīng)過(guò)專業(yè)測(cè)算可知，空腹樓板的抗彎承載力系數(shù)比普通樓板大9倍之多，也正因如此，建筑工程設(shè)計(jì)人員可以在保證結(jié)構(gòu)承載力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，減小鋼材的使用量，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

1.2 結(jié)構(gòu)的荷載力傳遞路線

在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念下，梁板需要將樓面所承受的荷載

力依次傳遞給框架結(jié)構(gòu)的主梁和次梁，并依靠建筑支柱承擔(dān)整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力。而在空腹樓板結(jié)構(gòu)體系中，樓面的荷載力傳遞省略了主梁和次梁，可直接傳遞給支柱，或經(jīng)由框架傳遞到支柱，以此在保證建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，增大建筑材料的使用率，節(jié)約成本。

1.3 結(jié)構(gòu)各界面基本受力情況

相比之下，空腹樓板的翼緣結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性，其性能發(fā)揮使得整體界面受力條件明顯優(yōu)于普通樓板。在空腹樓板的實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，其可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)板面的均衡受力，減小壓力系數(shù)，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。

2 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用空腹樓板的具體細(xì)節(jié)

2.1 簡(jiǎn)述主梁—大板結(jié)構(gòu)布置形式的優(yōu)劣性

主梁—大板結(jié)構(gòu)主要有單跨板和連續(xù)跨板兩種形式。在應(yīng)用單跨板形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要合理應(yīng)用密肋截面，提高結(jié)構(gòu)利用率，進(jìn)而控制資金的消耗，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。同時(shí)，結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化也有利于減輕自身重量，充分發(fā)揮主梁—大板結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)性能。如果主梁—大板結(jié)構(gòu)為連續(xù)板形式，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要應(yīng)用箱型截面。將模板與截面進(jìn)行緊密連接，并在支座兩邊合理的位置設(shè)置面積系數(shù)符合實(shí)際要求的箱型截面，以優(yōu)化支座的抗彎水平，且在支座兩側(cè)的單板上，利用密肋截面承載結(jié)構(gòu)的彎矩應(yīng)力，在減輕自重的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮截面的性能，使施工單位獲得經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的最大化。

2.2 無(wú)梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式

在無(wú)梁板結(jié)構(gòu)中應(yīng)用空腹樓板，如圖2所示，如果柱網(wǎng)面積較小，截面荷載水平低，需要確保截面形式為密肋截面，相反的，一旦柱網(wǎng)面積超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)，且截面荷載水平較高，則應(yīng)盡可能選擇箱型截面形式。在設(shè)計(jì)無(wú)梁板結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際需求，將兩種結(jié)構(gòu)形式搭配結(jié)合，在柱頂板塊上設(shè)置箱型截面，在中間部分設(shè)置密肋截面，并且合理控制柱間距，調(diào)整內(nèi)力條件，確認(rèn)鋼筋量的配比量。

3 各類結(jié)構(gòu)內(nèi)力分化情況分析

3.1 主梁大板結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布情況簡(jiǎn)介

一般情況下，在設(shè)計(jì)主梁體結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，需要全面掌握主梁大板結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力分布情況，了解梁板結(jié)構(gòu)的實(shí)際構(gòu)造特征，并合理利用現(xiàn)代專業(yè)設(shè)計(jì)軟件分析內(nèi)力水平。在此過(guò)程中，需要格外注意的是，要保證空腹樓板的厚度標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到要求，相比之下，空腹樓板的厚度超過(guò)實(shí)心樓板的2倍之多。這在一定程度上，也提高了梁體的剛度標(biāo)準(zhǔn)?；诖耍肭袑?shí)保證空腹樓板的承載負(fù)荷力，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加寬翼體結(jié)構(gòu)，并提升樓板截面的慣性指標(biāo)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通常要將框架梁的剛度條件提升至少2倍，并借助專業(yè)設(shè)計(jì)軟件，確保樓板內(nèi)應(yīng)力的合理分化。

除此之外，還需在準(zhǔn)確計(jì)算鋼板厚度的基礎(chǔ)上，確保樓板內(nèi)力均衡分化，并按照支撐條件提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。在實(shí)際應(yīng)用中，采取這樣的計(jì)算方式不僅可以簡(jiǎn)化流程，提高施工效率，還能夠從根本上加強(qiáng)方案的可行性。這里同樣需要格外引起重視的是，如果板的支座處及跨中，在負(fù)彎矩或正彎矩作用下發(fā)生不同部位且程度不同的開(kāi)裂，應(yīng)當(dāng)在支座中性面及跨中之間產(chǎn)生約為板截面高度1/3的拱度，但基于支座的約束力，整塊板會(huì)在平面內(nèi)產(chǎn)生一定的水平推力，在該推力與拱度的協(xié)同作用下，減小各截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，此彎矩變化范圍依板體邊界條件而定，對(duì)四周與梁整體連接的板，其中間跨的跨中及支座彎矩可減少20%。對(duì)于雙向板的邊跨跨中彎矩及第二支座的負(fù)彎矩，當(dāng)垂直于樓板邊緣方向的跨度小于1.5時(shí)，可減少20%，當(dāng)1.5<垂直于樓板邊緣方向的跨度<2時(shí)，沿樓板邊緣方向的跨度可減少10%。這里需要著重闡述的是，上述各項(xiàng)數(shù)據(jù)核算結(jié)構(gòu)都是針對(duì)于實(shí)心薄板來(lái)說(shuō)的，而對(duì)于空腹板結(jié)構(gòu)，其截面高度應(yīng)當(dāng)是實(shí)心薄板的2倍～5倍，跨度系數(shù)約為1.5倍，由此可見(jiàn)，拱度與水平推力呈反比例關(guān)系，拱度越大，水平推力則越小，該特性可顯著緩解邊界的約束條件。

3.2 無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方式

在分析無(wú)梁板蓋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力條件時(shí)，可采取如下兩種方式：等代框架法和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。這兩種計(jì)算方法在實(shí)際應(yīng)用中各有利弊。比如，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法可以計(jì)算垂直荷載內(nèi)力，而無(wú)法計(jì)算水平方向的荷載內(nèi)力。但等代框架法則可以同時(shí)測(cè)算水平及垂直方

向的兩種荷載內(nèi)力。需要引起注意的是，在應(yīng)用等代框架法的過(guò)程中，要按照垂直與水平方向的單向荷載傳遞規(guī)律，核算準(zhǔn)確的垂直荷載力數(shù)值，并且利用等代框架梁寬度運(yùn)算方式單獨(dú)確定水平荷載力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與垂直荷載內(nèi)力的疊加運(yùn)算。

4 不同截面的配筋構(gòu)造形式

4.1 有梁板結(jié)構(gòu)的配筋方式

在對(duì)梁板結(jié)構(gòu)的板面配置負(fù)筋時(shí)，要按照如下兩種策略進(jìn)行：其一，采取與實(shí)心梁板結(jié)構(gòu)相同的策略，按照每延米標(biāo)準(zhǔn)在面板內(nèi)優(yōu)化配置；其二，按每肋配置標(biāo)準(zhǔn)布置在密肋截面上。在配置過(guò)程中，要求負(fù)筋插入板面的深度與實(shí)心板結(jié)構(gòu)相同，一般會(huì)將深度控制為板塊短跨的1/4;其三，對(duì)于T型密肋板來(lái)說(shuō)，由于密肋結(jié)構(gòu)寬度有限，通常會(huì)在肋底配置一根獨(dú)立鋼筋作為支撐。針對(duì)“工”型密肋板，要求下翼緣寬度控制在150～190范圍內(nèi)，通常需要配置至少三根以上，五根以下的鋼筋。一般來(lái)說(shuō)，板底鋼筋的配比方式主要包括如下兩種：1)采取與實(shí)心板結(jié)構(gòu)相同的底板配筋方式和規(guī)格；2)按每肋配置在密肋內(nèi)。

4.2 無(wú)梁板結(jié)構(gòu)的配筋策略

在對(duì)板底結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋼筋配比的過(guò)程中，要按照板帶數(shù)量、結(jié)構(gòu)形式等優(yōu)化處理，且配筋方式與有梁板結(jié)構(gòu)大致相同。

在對(duì)板面結(jié)構(gòu)配置鋼筋時(shí)，需要參考板塊的拼接方式配置負(fù)筋，首先在柱頂板塊內(nèi)配置雙向受力鋼筋，在跨中板塊及柱間板塊內(nèi)，分別配置構(gòu)造鋼筋和受力鋼筋，保證整體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。

4.3 其他翼緣配筋

至于其他翼緣配筋主要有箱型板的底板、柱間板塊及跨中板塊間的面層板；常見(jiàn)的板內(nèi)配置鋼筋多為雙向肋間結(jié)構(gòu)；在對(duì)肋架進(jìn)行鋼筋配置的過(guò)程中，要在柱間板塊及跨中板塊的柱上板帶方向的肋頂架立筋配一根密肋；在密肋內(nèi)增設(shè)禁錮鋼筋時(shí)，按照肋內(nèi)箍筋的配算方式確定鋼筋數(shù)量。一般跨中板帶肋內(nèi)箍筋多為構(gòu)造配筋。

5 結(jié)語(yǔ)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要結(jié)合實(shí)際需求，合理應(yīng)用空腹樓板，以此來(lái)提高空間利用率，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，與此同時(shí)，還要確保應(yīng)力的有效發(fā)散，進(jìn)而改善框架梁受力狀態(tài)，最終有效增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。