空心楼盖在人防地下室的工程应用

高 莹

(广州市人防建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510500)



空心楼盖在人防地下室的工程应用

高 莹

(广州市人防建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510500)

以某工程为例，运用YJK软件的有限元法对方箱空心楼盖进行受力分析，给出了空心楼盖柱上板带及暗梁的钢筋分配图；针对施工过程中存在的问题，提出了具体的解决措施，并阐述了空心楼盖在人防地下室设计施工中应注意的一些问题，为以后类似工程设计提供参考。

人防地下室，空心楼盖，有限元法，抗浮措施

0 引言

空心楼盖由于结构高度矮，自重轻，保温隔音效果好，刚度大，整体性好等优点，已被广泛应用于住宅和公共建筑等非人防项目中。且对于大荷载、大跨度和对层高受限制的人防地下室也适用。为了将空心楼盖结构体系在人防地下室中得到更好地推广和应用，本文将以长株潭铁路客运西站站前南广场人防地下室的结构设计为例，结合人防战时要求，介绍空心楼盖的设计与应用。

空心楼盖芯模通常可分为圆管和方箱两种类型，圆管空心楼盖在两个方向的截面抗弯刚度不一致，而方箱空心楼盖其刚度在两跨度方向分布均匀，布置芯模灵活、对异型的边板适应性强，且空心率比圆管式大。因此，方箱空心楼盖比圆管空心楼盖得到更多的青睐。本文空心楼盖芯模选用方箱形式。

1 空心楼盖的结构计算方法

空心楼盖常用结构计算方法有5种[1]：

1)拟板法考虑了空心楼盖中板的特性，当楼盖中的肋梁较密时其受力特点和变形形式都与实心板相似，是将楼板按截面抗弯刚度等效原则，等效为实心板进行计算。拟板法将肋梁等效为实心板计算，没有考虑梁和板受力特性的差别，忽略了肋梁的抗剪能力。

2)拟梁法是将楼板按刚度等效原则，等效为与板厚等高的密肋梁计算。拟梁法不能考虑薄板部分的贡献，忽略了拟梁的剪切和扭转影响[2]，重复计算结构自重，需要进行荷载折减，支座计算结果偏大20%～30%[3]，需要将支座弯矩调幅系数调整到0.8。

3)直接设计法即弯矩系数法，把计算的总静力弯矩分配到负、正弯矩截面，然后把负、正弯矩再分配到柱上板带和跨中板带，这种方法假定条件较多，无法适应不同结构形式的实际工程。

4)等代框架法考虑了空心楼盖的实际受力形式，能转化为比较熟悉的框架结构进行计算。此方法计算结果比较接近实际受力情况,但是刚度计算按最薄弱的截面计算,使得计算结果偏大。且运用软件计算时，等代框架的计算宽度和刚度取值要求较高，软件输入比较麻烦,不利于空心楼盖的推广与应用。

5)有限元法。本文将运用YJK软件的有限元方法对方箱空心楼盖进行受力分析，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。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

以长株潭铁路客运西站站前南广场人防地下室为例，人防地下室标准跨柱网尺寸为9.6 m×10.5 m，活荷载4 kN/m2；板面恒载4.0 kN/m2，人防荷载：60.0 kN/m2。芯模自重取0.8 kN/m2。结构板面高差处设明梁。空心楼盖厚度为530 mm,芯模尺寸为400 mm×400 mm×260 mm，上层板厚120 mm，下层板厚100 mm，上下面层和芯与芯之间暗肋为现浇实心混凝土，芯模纵横向间距为100 mm，空心楼盖方箱剖面图详见图1。柱帽尺寸2 400 mm×2 400 mm，柱帽高400 mm；柱与柱之间暗梁截面800 mm×530 mm。混凝土强度等级为C35，钢筋强度等级为HRB400。材料强度综合调整系数混凝土为1.5，钢筋为1.2。运用盈建科软件采用有限元法对方箱空心楼盖进行受力分析。

2.2 空心楼盖计算结果及配筋

YJK在建模中可把暗梁当做普通梁输入，可直接进行现浇空心板的布置，芯模下可以设板，也可以不设板，有板时肋梁为工形截面，无板时肋梁为T形截面。顶板计算中按照普通梁方式计算暗梁、按照楼板有限元方式计算现浇空心板，并给出空心板肋梁的内力。软件可以自动计算现浇空心板的自重，按照等厚实心板体积减去箱体部分体积计算出一个板面均布恒荷载，没有考虑板中填充砌块的重量，可按附加恒载输入。

经计算，选取单跨计算结果，空心楼盖板有限元弯矩值见图2；柱上板带暗梁钢筋分配及柱上板带板上部钢筋分配示例分别见图2，图3。板的等截面折算厚度=530×[1-400×310/(500×530)]=282 mm，板受力钢筋最小配筋率按折实厚度计算为282×0.002 5×1 000=705 mm；实配板面通长筋14@200 mm，板底通长筋12@100 mm。柱上板带暗梁实配钢筋及柱上板带上部钢筋分配示意图分别见图4，图5。

3 施工技术措施

1)芯模抗浮措施。

由于空心楼盖板内埋设芯模，芯模较轻且容易上浮移位，甚至造成楼板局部上浮凸起及钢筋移位，施工过程中应采取芯模抗浮锚固措施。

在芯模安装前，每只箱体底部各设4个定位垫块，由施工方预制或采购，垫块规格φ80×90/100(H)，以确保芯模与上下层板的距离满足设计要求。然后再放置芯模，并对芯模进行绑扎固定。应根据芯模体积计算其在混凝土中的上浮力，根据上浮力在每行芯模顶面设置两条规格φ10的抗浮压筋，并用12号铁丝将芯模顶面抗浮压筋与支模架拉结固定，抗浮锚固铁丝沿抗浮压筋每500 mm间距设一点。为了防止芯模上浮，用12号铁丝穿过模板将底板筋与支模架拉结，将其固定在模板下方的脚手架钢管上，抗浮点沿梁边20 cm位置开始每隔1 m设置一个。

2)下层板混凝土密实度措施。

空心楼盖下层板的混凝土难以振捣密实，易形成蜂窝、孔洞等。为保证下层板混凝土浇筑密实，混凝土用粗骨料的最大粒径应根据内模形式和混凝土浇筑要求确定，不宜大于空心楼板肋宽的1/2和板底厚度的1/2，且不得大于31.5 mm。混凝土浇筑宜采用泵送施工。混凝土拌合物的坍落度不宜小于160 mm，振捣器应避免触碰内模和定位马凳。

3)防止芯模破损措施。

在内模安装和混凝土浇筑前，应铺设架空马道，严禁将施工机具直接放置在芯模上，施工操作人员不得直接踩踏内模。

4 人防地下室空心楼盖注意事项

1)根据人防规范要求[4]，防空地下室的顶板混凝土防护厚度为250 mm，顶板的最小结构厚度为200 mm。对于现浇空心板，其板顶厚度不应小于100 mm，且折算厚度不应小于200 mm。当顶板上方有覆土时，折算厚度不应小于250 mm。

2)人防大门安装吊钩范围内顶板芯模改为实心混凝土，便于吊装人防大门，见图6。

3)人防空心楼盖顶板芯模尺寸大小不超过700 mm×700 mm。

4)人防口部有防护密闭要求，人防墙体钢筋不能穿过芯模，人防墙体上方顶板应采用实心板。

5)空心楼盖顶板后浇带应避开人防大门和人防口部等有防护密闭要求的部位，应一次整体浇筑混凝土。后浇带做法见图7。

5 结语

空心楼盖作为一种新型的结构体系在人防地下室中的应用还在推广阶段，但空心楼盖由于自重轻，保温隔音效果好，刚度大，整体性好，节约层高等优点，在人防地下室工程具有良好的发展前景。目前，还存在一些不足的地方有待改善：1)空心楼盖在软件应用方面还不够成熟，不利于空心楼盖的推广与应用。2)芯模容易上浮移位，甚至造成楼板局部上浮凸起及钢筋移位，影响施工质量，导致空心楼盖局部受力变化。3)芯模材料价格不太经济，望能研发更加低价的新型材料。

[1] JGJ/T 268—2012，现浇混凝土空心楼盖技术规程[S].

[2] 高志强．现浇混凝土空心楼盖分析与设计方法研究[D]．上海：同济大学，2007．

[3] 袁俊杰．拟梁法和直接设计法在现浇混凝土空心楼盖结构分析中的应用[J].铁道科学与工程学报,2008,5(3)：61-63.

[4] GB 50038—2005,人民防空地下室设计规范[S].

Application of hollow floor in civil defense basement engineering

Gao Ying

(Guangzhou Civil Defense Building Design Academy Co., Ltd, Guangzhou 510500, China)

Taking the engineering as an example, applying finite element method with YJK software, the paper carries out stress analysis of the hollow floor, shows steel distribution picture of hollow-floor upper-slab and concealed beam, puts forward specific solving measures in light of construction problems, and describes hollow floor matters in civil defense basement design construction, with a view to provide some guidance for similar engineering design.

civil defense basement, hollow floor, finite element method, anti-floating measure

1009-6825(2017)16-0034-03

2017-03-28

高 莹(1984- )，女，硕士，工程师

TU927

A