大跨度空腹密肋楼盖体系应用分析

大跨度空腹密肋楼盖体系应用分析

魏鹏,杨宗晨，王桂坤

中科院建筑设计研究院有限公司山东分公司 山东济南  250000

山东宏桥新型材料有限公司  山东滨州 256200

［摘要］随着社会的发展，人们对建筑的空间使用要求越来越高，一些大跨度空间建筑应运而生。为解决大跨度空间问题，我们以山东某中学项目报告厅为实践案例，采用空腹密肋楼盖体系，结合本项目具体施工情况，分别从结构分析、软件计算、施工等几个方面进行详细阐述，通过实践证明空腹密肋楼盖结构体系在大跨度空间结构中的应用，不仅能够减轻楼盖的自重、减少了混凝土用量、隔音效果好等优势，提高了工程的社会效益与经济效益，而且给工程师朋友提供更多的设计参考依据。

［关键词］空心楼盖；密肋梁；有限元计算；施工要点

大跨度楼板由于自身的重量和上部的建筑做法使结构两端和底部均存在不同程度的弯矩，同时由于活荷载的出现还存在着不均匀的活荷载分布。由于跨度较大，若采用实心混凝土楼板，其厚度往往是巨大的。本项目我们将网片制作成网箱作为楼板内部的填充构件，减轻了结构的自重，从而形成空腹密肋楼盖这种结构体系，有效的解决了实心混凝土楼板自重大的问题。相对于普通混凝土楼盖而言，这种楼盖施工技术简便，仅需要底部模板进行通铺即可，不需要侧面模板和后期装饰吊顶，在有效减轻楼盖的自重的同时，提高项目的经济效益。

1工程概况

山东某实验学校项目，1~4#楼为4层的综合教学楼。抗震设防烈度为7度(0.10g)；设计地震分组为第三组；建筑场地类别：Ⅲ类，场地特征周期为0.65s。建筑结构的安全等级为一级，结构设计基准期：50年；结构设计使用年限：50年，采用钢筋混凝土框架结构。

其中一层中间位置的使用功能为多功能报告厅，层高4.5米，跨度24米x24米。报告厅上方为室外活动空间，活荷载较大。鉴于报告厅对空间的使用要求，中间不允许设置框架柱；对净高的使用要求，大跨度楼盖不允许采用高度较大的框架梁及次梁。为了满足建筑功能要求，楼盖结构体系采用空腹密肋楼盖，楼盖厚度900mm，上部楼盖厚度80mm，下部楼盖厚度70mm，中间空腔厚750mm（如图所示）。

2设计原理

钢筋混凝土受弯构件中，对于正截面计算来说，可以将受拉区混凝土去除一部分，形成T形截面构件，这样可以节省材料同时减轻构件自重，且从正截面强度来看，两种截面的承载能力是等同的。基于这一原理，空腹密肋楼盖即在现浇混凝土楼板中放置钢网箱等轻型材料作为填充物，这样两个方向的梁板截面就变成了“工”字形截面。经过设计计算现浇混凝土空心板发现，中和轴通常都在受压翼缘内，这种截面属于第一类T形截面，它们的承载能力与等厚度的实心板相同。同时，这种“工”字形截面减轻了自重，根据折算厚度有相应的折算配筋率，比相同厚度的实心板配筋率要小，故可节约成本。

设计中还涉及到内力计算，包括正截面受弯承载力计算，斜截面受剪承载力计算，变形及裂缝验算等内容，根据具体设计的计算数据，确保实际工程的安全可靠。空腹密肋楼盖主要应用盈建科设计软件进行计算，YJK在建模中可把暗梁当做普通梁输入，并设置了专门的现浇空心板布置菜单；YJK使用细分的弹性板有限元（壳元）模型计算现浇空心板，对板元按考虑了空心部分的折算刚度计算，然后对弹性板计算结果积分成肋梁的弯矩和剪力，再对肋梁进行配筋设计，因此对现浇空心板最终的计算结果是肋梁的内力和配筋。有限元法是根据现浇混凝土空心楼板的平面尺寸，将浇混凝土空腹密肋楼盖划分成若干细小的单元，从而建立有限元模型，完成单元网格划分。用壳单元有限元程序进行处理分析，最终得到分析结果。有限元法计算时将楼板分割成较多的有限元单元，并以各单元之间的变形协调为前提，计算结果真实可信。

3施工要点

3.1关于起拱的施工要点

空腹密肋楼盖通常跨度比较大，设计时应根据具体跨度、荷载及变形的情况提供楼板的底模起拱数值，施工时，如果设计没有提供具体的起拱值，施工应考虑起拱高度，起拱高度需根据项目荷载情况进行计算确定，且不能小于跨度的2/1000～3/1000，这样即消除了楼板因跨度较大引起的视觉偏差，又保证了成型后的楼板截面尺寸及形状。

3.2关于控制内模上浮的施工要点

空腹密肋楼盖施工中，网箱安装后在浇筑混凝土期间，注意空心网箱自身所产生的浮力。施工前应在底层钢筋交叉点位置，扣上铅丝，经模板锚固穿过，将其进行绑扎。待绑扎牢固，对绑扎的周围接触点加固。空心管两边预留出适当调整空间，为具体安装期间可能遇到预埋件、接线盒等情况对空心管抗浮铁丝进行适当调整。空心管安装期间预留管线和布置，主要从空心管的间肋位置着手，明确管线交叉点，根据空心管的管身进行堵填。

3.3关于混凝土浇筑的施工要点

为降低混凝土浇筑和振捣时混凝土空心楼板产生的浮力，混凝土采用分层浇筑。计算此次工程项目的混凝土塌落度，严格按照施工标准，选择适当粒径的石子。此次施工空心楼板的厚度≥250mm，混凝土浇筑采取分层浇筑的方式，分层浇筑操作过程中，严格控制浇筑时间，避免浇筑操作超出混凝土初凝时间。

4结束语

空腹密肋楼盖刚度大、强度高，抗震性能好，减轻了楼板自重，满足了建筑功能灵活多样，同时大大降低了工程的总体造价。随着工程种类越来越多，建筑功能要求越来越高，现浇混凝土空心楼板的应用会越来越广泛，我们应该努力研究好空腹密肋楼盖的设计及施工方面，使这项技术在使用上面更加成熟可靠，拥有美好的前景。

参考文献

[1]唐甲兵.探索现浇混凝土空心楼盖施工技术控制与优化[J].现代物业（中旬刊），2018，431（08）：185.

[2]白生翔现浇混凝土楼盖设计中的几个问题[A]全国现浇混凝土空心楼盖结构技术交流会论文集[C12005.

[3]高仲学程文襄等现浇混凝土无柱帽空心无梁楼盖的设计与施工田特种结构20021身为:45书8