现浇混凝土空心楼盖在学校建筑中的应用

秦璇

摘 要 为满足美观与实用的建筑功能要求，通过介绍现浇混凝土空心楼盖的受力特点、结构设计中的分析方法及此楼盖体系的承载力极限状态、正常使用极限状态的计算方法，结合工程实例说明现浇混凝土空心楼盖结构设计在学校建筑中的应用。

关键词 现浇混凝土；空心楼盖；学校建筑

随着建筑的发展，为满足现代建筑对层高、大空间等使用功能上的要求，单一的结构体系已不能适应需要，集传统现浇梁肋楼盖与无梁楼盖特点为一体的现浇混凝土空心楼盖应运而生。现笔者就结合《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》来谈谈现浇混凝土空心楼盖在学校建筑中的结构设计。

1.现浇混凝土空心楼盖的组成及特点

现浇混凝土空心楼盖一般由现浇实心明梁、暗梁及空心楼板组成。空心楼板由高强的薄壁管（圆形，矩形等）按一定方向每隔一定距离排列，再浇筑混凝土形成。两薄壁管间混凝土类似小工字型梁受力，从而使大跨度无梁楼盖得以顺利实现。技术多用于商场、学校教室等建筑中同时结合轻质隔墙可实现空间的灵活隔断。现浇空心楼板的技术特点主要有以下几点：1）现浇空心楼板为多孔混凝土板，减轻结构自重，板底平整，可降低梁高0.3～0.7m左右，满足了建筑对层高及大空间等使用功能上的要求；在柱网间内无明梁，减少装修阶段吊顶装修和吊顶更新的费用，降低工程造价；2）空心楼板薄壁管的封闭空间，使隔音效果提升，减少了上下楼层的相互干扰，同时由于封闭空腔的存在，隔热的效果提升有利于建筑节能；3）在施工技术上，楼盖采用支模简便，减少模板损耗，施工速度快，降低施工成本；4）楼板整体性好，刚度大，变形小，抗震性能好。

2.现浇混凝土空心楼盖的结构分析

2.1 一般规定

现浇混凝土空心楼盖结构的整体布置应能合理地传递各种荷载和作用，具有明确的计算简略，并应符合下列要求：1）结构体型宜规则，具有合理的刚度和承载力分布；2）构件应具有适当的承载力中，关键的构件或部位应具有足够的变形能力；3）在竖向、水平向结构构件的截面四角，应有贯通的纵向钢筋，并具有足够的受拉锚固承载力；4）在混凝土易于压碎的结构部位应设置加强的约束钢筋。

2.2 结构分析方法

目前内力分析有边支承板楼盖结构、柱支承板楼盖结构。设计多采边支承板楼盖结构：楼板仅考虑承受竖向荷载，周边支承结构应考虑承受竖向荷载、水平和地震作用，按现行有关规范进行内力分析。

2.3 设计规定

2.3.1 承载力计算 对现浇混凝土空心楼盖结构，各类结构构件的材料选择，各项承载力计算应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》等的有关规定。空心楼板根据内力分析结果进行承载力计算时，应取用空心楼板的实际截面。

2.3.2 挠度和裂缝控制 现浇混凝土空心楼盖可按由梁、柱分隔的区格板进行挠度验算。

2.4 一般构造规定

1）现浇混凝土空心楼板的体积空心率宜为25%～50%；2）跨高比要求：对边支承钢筋混凝土楼板单向板为L/H ≤30,双向板为L/H≤40（L为双向板短边）；3）适用跨度：6m～15m；4）在筒芯间肋宽、宽芯端范围内，均应根据肋宽大小设置单肢网片或双肢箍筋，间距不宜大于300mm；5）楼板中非预应力纵向受力钢筋可均匀布置，钢筋间距不宜大于250mm。

3.工程实例

某学校建筑柱网8.4m教室采用现浇混凝土空心楼板，走廊采用普通现浇钢筋混凝土楼面板。对现浇混凝土空心楼进行设计。

（1）板厚确定及结构计算简图。板厚：按照《现浇砼空心楼盖结构技术规程》CECS175：2004的6.1.2和6.1.3，根据板实际跨度，采用250厚。空心管采用复合薄壁管，管径为150，板混凝土C25，钢筋 HRB400、HPB235。现浇空心楼板折算厚度：250厚现浇空心板（筒芯径150）：（200×250-0.25×3.14×1502 ）/200=162mm。 考虑管间肋及管端肋后，板重实际折算厚度为170 mm。

（2）板底筋计算：空心板顺管截面及横管截面均可简化为工字型截面。经PKPM计算，250厚的空心板顺管及横管方向每米宽板底正弯矩最大值为 ：Mmax=35.0， 若取200宽为计算单元Mmax'=7.0，αs =7.0×1000000/（11.9×200×2302）=0.056，ξ=1- SQRT（1-2αs） =0.058，x=ξxH0 =0.058×230=13.34<50mm （受压区位于翼缘内）。

已按所有250厚空心板中的最大正弯矩验算，但仍属于一类截面，故所有250厚空心板底抗弯配筋可按一类截面计算。

（3）板负筋计算参板底筋计算。

（4）顺管方向斜截面抗剪验算。经PKPM计算剪力，各层250厚空心板顺管方向最大剪力Vmax=33.9KN/M ，若取200宽为计算单元 Vmax'=6.78 KN/M，按照《规程》的5.1.5，每（B+D）=50+150=200mm内抗剪承载力为：

1.3×0.7×ft×B×H0=1.3×0.7×1.27×50×230=13.2 KN＞ Vmax'=6.78KN，即可承载每米剪力66 KN。

（5）横管方向斜截面抗剪验算（略）。

（6）裂缝计算。据《规程》的5.2.6，可按《砼结构规范》的8.1.2条进行裂缝计算，因为工字形截面的Ate小于同截面尺寸的矩形截面，故空心板的裂缝宽度小于同厚度实心板裂缝。现在PKPM按250厚实心板计算得最大裂缝为0.265m小于限值0.30mm。裂缝满足要求。

（7）挠度验算：因为工字形截面的Ate、短期刚度Bs、长期刚度B均小于同截面尺寸的实心板，故空心板的挠度大于实心板的挠度，约为同厚度实心板的130%。

由PKPM得所有250厚实心板计算得最大挠度为26.23mm ，空心板则为34.1mm，34.1/7200=4.74‰，大于规范限值1/250，在按《规程》的7.1.4，施工支模起拱3.0‰前提下，已满足规范要求。

4.总结

现浇钢筋混凝土空心楼板宜布置为双向板，设计必须进行受弯承载力、受剪承载力计算，同时进行挠度、裂缝的验算。当板上可能存在立钢管施工脚手架或支撑时，需对空心楼板验算局部承压及抗冲切验算。施工安装空心管时，需采取可靠措施防止管上浮、左右移，同时注意轻拿轻放，避免挤压导致管破碎。浇筑混凝土及时振捣密实。

参考文献：

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010. 中国建筑工业出版社.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《建筑抗震设计规范》GB50011-2010. 中国建筑工业出版社.

[3] 中国建筑科学研究院.《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》CECS 175：2004. 中国计划出版社.