对建筑工程混凝土楼盖设计的探讨

蒋春萍

摘 要 建筑工程混凝土楼盖设计，是建筑整体结构设计的重要组成部分，也是高层或者多层建筑不可缺少的一个部分。文章将就混凝土楼盖的设计进行探讨。

关键词 建筑工程；混凝土；楼盖设计

楼盖是整体建筑结构中必不可少的局部结构，整个建筑结构主要与屋盖、竖向承载体系、基础共同组成。不管其竖向承载体系是钢筋混凝土、砌体，还是钢的，只要是多层或者高层建筑，都必须要有楼盖结构。

如果是平屋顶，那屋盖结构的受载状态同楼盖基本一致，这就意味着，同一个水平的结构，既可以在楼层处作楼盖结构，也可以在屋顶处作屋盖结构，其设计方法基本相同。当然，如果建筑结构不是平屋顶，那屋盖结构的设计就要看具体工程而定

1.混凝土楼盖的类型

按施工方法、受力特征等，可以把混凝土楼盖分为多个类型。而现浇肋梁楼盖结构，是当前使用较为广泛的一种，无梁楼盖结构也较为常用。此外，还有密肋板楼盖、压型钢板混凝土组合楼盖、整体现浇空心板楼盖等，也有些项目采用。下文将对常用的现浇肋梁楼盖和无梁楼盖进行探讨。

1.1 现浇肋梁楼盖

当前使用最多的一种楼盖结构是现浇肋梁楼盖。这种结构的特点是梁与板整浇在一起，梁成为板的肋。在楼盖结构中每一块板都有起特定的传力规律。以四边由梁支承的板为例，如果其受到的是均布荷载作用，如果板是为方形板，则传给四根梁的荷载是一样的，都承受荷载总量的1／4，因此，中部的荷载一般都是沿着两个方向均匀地向四根梁传送的。而当版面为长矩形时，板上荷载总量的大部分，就会传给支承长边的两根梁。也就是说，板中部的荷载会沿着一个方向，通过较短的路线传到支承长边的两根梁，如果要分析中部板带，那计算简图就是两端支承的一根“梁”。而向两个方向或一个方向传送的规律，就是双向板或单向板规律，这个规律是可以用平板力学的理论进行严格证明的。

1.2 无梁楼盖

板直接支承在柱上的楼盖称为无梁楼盖，在设计时为了让板与柱之间的传力更为合理，通常会设置柱帽。从设计理论上看，梁的布置决定着板的传力路线，其对楼盖结构的影响是具有决定性的。也正因为如此，梁的布置都是要进行综合考虑之后才能确定的。以无梁楼盖为例，其在传力上不如肋梁楼盖简捷，而且楼盖自身的混凝土用量大，因此其自重也大，不过其倒是可以有效的节省空墙，这样也使得整个建筑物的高度得以降低。

再如图所示楼盖：

横向和纵向的框架梁把楼盖分为15个板格，如果在设计时在框架梁上砌墙，把空间分隔为房间和走廊，这样，所有房间内都没有梁，就可以获得更多的使用空间。而假如要设几根纵向梁成为单向板肋梁楼盖，那可以减少混凝土用量，但是房间内的空间会被压缩，同时其施工步骤也较为复杂。因此，板的形式要根据实际工程进行综合的权衡选定。

2.双向板肋梁楼盖的设计

2.1 双向板的受力特点

2.1.1 板的支承和计算跨度 在取计算简图时，周边支承的板，主要有固定和简支这两种支承边界。比如说，某矩形板，其中的一条边与钢筋混凝土墙整浇在一起，而另外另三条边，则一起搁支在砌体墙上；此时，其中与钢筋混凝土墙整浇在一起的板边，是没有办法发生位移的，这条边就是固定边，也可以称为夹支边；可以发生翘动的，搁支在砌体墙上的那些板边，不合因为砌体墙而嵌固，就被称为简支边。

如上所述，与钢筋混凝土大梁整浇在一起的板边，因为无法发生位移，因此被称为固定边。其实，在实际工程中通常情况是板与不很大的梁整浇在一起，此时梁对板的支承，既不是固定的，也不是简支，而是弹性支承。出于计算方便，通常忽略这种梁的挠度和抗扭刚度。

2.1.2 板的弯矩分布特点 一般来说，在同一块承受荷载的板内，横断面上的弯矩大小在不同点处是不同的，即使在同一点，因为方向的不同，横断面上的弯矩大小也可能是不同的。以均布荷载下三边简支一边固定的板为例，在固定边界的部位有负弯矩，而在简支边界处其弯矩为零。使板顶面纤维受拉的弯矩，叫做负弯矩。

3.双向板按弹性理论设计

3.1 单块弹性板的内力

板的内力由弹性薄板理论计算出来，被称为双向板按弹性理论设计。板材料的应力应变至始至终服从胡克定律，没有出现材料屈服现象，是弹性薄板理论的基本假定之一。由于弹性薄板理论比较复杂，很难用它的哪一套公式来计算板的内力，所以常常是按弹性薄板理论计算若干种支承、尺寸、荷载、泊松比情况下的板内力及挠度，作为计算弹性状态薄板内力及挠度的工具。

泊松比与板的弯矩及挠度是息息相关的。从严格意义上说，必须要按不同的泊松比制作大量表格才能更便捷的使用。但是，对于板边或者固定或者简支的矩形薄板来说，板力学理论的板弯矩的规律是：假如泊松比为零时板中某点K处x及y方向的弯矩分别为Mx0及My0,那么如果泊松比为非零，而且板的其他条件不变，K处x及y方向的弯矩分别成为：

当然，对于板边或者固定或者简支的矩形薄板，在板挠度的上板力学理论也有一定的规律：随着泊松比的变化，板的刚度和板的挠度都在不断的变化，不过，刚度和挠度的乘积并不会因为泊松比的变化而产生变化。把握这些规律，是设计工作者计算弹性板的内力完成合理计算的前提。

3.2 单块双向板的设计

我国《混凝土规范》对钢筋混凝土构件有严格的要求，所有钢筋混凝土构件都必须要进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算。一般而言，受弯构件正常使用极限状态的验算包括两个方面的内容，即挠度验算和裂缝宽度验算。

但是对板而言，设计施工人员在依据经验选定板厚度之后，往往只需要做承载能力极限状态计算。通过限定板的最小厚度来保证刚度，是国外一些规范的做法。但是我国的《混凝土规范》，目前还没有很好的解决双向板的挠度计算问题。假如楼盖是单块板，那设计的计算方法是较为简单的，就是先按荷载情况求出控制弯矩设计值，然后按《混凝土规范》的公式计算钢筋面积。

在控制弯矩的部位选择上，通常是取板中心处的弯矩，假如板边有负弯矩，也可以将板边中点处的弯矩作为控制弯矩。这样做法最大的优势就是简便，尽管板中心处的弯矩，一般都不会是板中部最大弯矩，板边中点处的弯矩往往也不会是板边的最大负弯矩，但是其实际差别并不大。

3.3 多跨连续双向板的设计

单块板与设计多跨连续双向板的计算工作过程是相同的，都是先按荷载情况求出控制弯矩设计值，在根据《混凝土规范》的相关公式，合理计算出钢筋面积。当然，在控制弯矩设计值的计算上，比单块板复杂。

3.3.1 棋盘格多跨连续双向板 棋盘格多跨连续双向板，指的是多跨连续双向板由相同尺寸的若干区格板组成，同时周边搁支在梁或墙上，任意两区格板的交界处都搁支在梁或墙上。搁支是一种简支情况。如下图所示的多跨连续双向板，假如各区格板都作用相同的均布荷载。任何两区格板的交界处横截面转角都很小，此时可以认定转角为零。这样一来，角部的任一区格板等同于两边简支两边固定的单块板；内部的任一区格板等同于四边固定的单块板；其他的任一区格板等同于一边简支三边固定的单块板。这时，计算各区格板的内力很容易。

3.3.2 内力计算及组合 如果各区格板中心的弯矩和区格板每边中点的弯矩是控制弯矩，那我们怎么布置这些控制弯矩对应的荷载呢?我们再进一步探讨：

此时楼盖有两种荷载，其中一种工况是受永久荷载作用的，可以称为恒工况，这种工况作用下，需要把A区格板中心的弯矩和边缘的弯矩计算出来，同时也要准确的计算出B区格板中心的弯矩和边缘的弯矩。这种工况下，整个楼盖满布永久荷载g的工况。这样，我们可以得出本楼盖的可变荷载，有两种最不利的布置：整个楼盖满布可变荷载q是区格板交界处最大负弯矩的最不利布置；可变荷载下区格板中心处最大弯矩所对应的最不利布置，则是可变荷载q同列相间分布于楼盖。

4.结语

总之，建筑工程混凝土楼盖设计是一项很复杂的工程，设计到多个方面的内容。设计人员只有在对各种类型的楼盖设计有初步的认识，对各种方案有足够的了解，才能设计出科学合理，经济实用的楼盖设计方案。

参考文献：

[1] 全学友，孙会郎. 后浇带的设置方案对抗裂效果的影响[J]. 建筑结构，2004（06）.

[2] 李富民，孟少平. 钢筋混凝土框架结构伸缩缝间距计算[J]. 中国矿业大学学报，2005（03）.