GBF高强薄壁管双向空心楼盖的简化计算方法

文｜河北城乡建设学校 董学军

前言

针对现浇混凝土空心板楼盖，在现有的计算之中，还没有任何的成熟计算模式。在建模计算之中，都是直接利用空间有限元分析软件来进行计算，但是在具体操作中，设计人员面临的难度较大。如果在模拟之中可以利用准确的三维空间模型来进行操作，就会增大建模难度，也会延长计算时间，无法与工程的实际要求相互匹配。所以，为了能够将这一项技术应用推进，并且可以迈出实质性的一步，就应该探讨一种更为简单的计算方法。

1.结构模型的简化

简化结构模式，需要考虑到简化之中是否可以与设计精度要求相互匹配；然后，才是适用条件是否可以得到满足，最终找到更为简单的方式。

在现阶段的现浇混凝土空心无梁楼盖中，其结构都是由无数空间受力的“工”字形梁构成的，因为在垂直的布管和顺管的方向上还有截面抗弯刚度方面的差异，所以，相比一般的双向板，其传荷的模式也会有明显的差异。为此可将楼板简化为井字型次梁，顺布管方向和垂直布管方向板的截面抗弯刚度差异的问题即可解决。如此，结构就会成为常见的框架式结构，主要是通过TBSA和PKPM等，让设计人员做好计算。

空心楼板与常规性梁板的等代折算是现浇混凝土空心无梁楼盖模型的根本所在。在原则上，根据折算后刚度保持不变的基本原则进行。

（1）确定井字型次梁的位置和数量

井字型次梁的数量取决于两个方向的跨度和GBF高强薄壁管的长度，一般管长取1-1.5m左右，就已满足对计算精度的要求。垂直管方向沿管间肋两侧各取一半管长为计算单元进行折算；顺管方向根据垂直管方向确定出的计算单元和折算出的每单元刚度，按照两个方向等代梁刚度差不大于10%的原则确定取几个孔中心距为一个计算单元，从而得出两个方向等代井字型次梁的位置和数量。见图1。

（2）确定两个方向等代井字梁的截面参数

图1 井字型次梁的位置和数量示意图

根据等刚度的原则确定两个方向等代井字梁的截面参数。

垂直管方向：(见图2)

按抗弯刚度相等的原则，就可以将其折算成为对等厚度的矩形截面，在对于截面的宽度进行计算的时候，具体：

空心板的垂直管方向的截面惯性矩为：

垂直管方向的等代矩形截面惯性矩为：

由 (1)=(2)可求出等代矩形截面的宽度：

顺管方向：(见图3)

对于同厚度的矩形截面进行计算，主要是参考抗弯刚度相对对等的原则，其顺馆的宽度为：

对于空心板，其垂直管方向截面惯性矩为：

垂直管方向的等代矩形截面惯性矩为：

由(1)=(2)可求出等代矩形截面的宽度：

2 荷载的简化

在简化结构模型之后，需要计算并简化楼面荷载，因为楼面的恒载护受到空心管布管情况的影响，所以，就需要计算并且简化恒载，并按照实际值来进行荷载的输入。

（1）楼板恒载

针对空心楼板：

式中：m—在一个柱网内GBF空心管的根数； d—GBF管的直径；

空心楼盖恒载：

标准值：G=G1+G2

G2-GBF管是由厂家所提供的均布恒载的标准值。

（2）梁上反向荷载

在计算的时候利用结构设计软件进行，柱的中心线就是荷载的取值范围，但是重复计算了主梁与次梁的梁宽板荷。因为本身的梁宽过大，所以，在具体的计算之中，就应该扣除板荷；当然，在等刚度的次梁代换之后，原本的空心楼板的自重同等代次梁之间是不相符的。针对这两个问题，在重复计载部分扣除方面，需要将反向的均布线荷载输入主梁和次梁之上来进行。

主梁上的反向荷载为：

次梁上的反向荷载为：

①顺管方向次梁的反向荷载为：

②垂直管方向次梁的反向荷载为：

3.计算步骤

现浇GBF高强薄壁管双向板楼盖的计算步骤如下：

（1）按照设计之中对于板跨荷载以及柱网大小所提出的要求，就能够将空心楼板的厚度和框架扁梁界面尺寸确定，当然，楼盖的厚度同暗梁的高度是相互一致的。

（2）布管方向的确定。在相同的跨度之中，需要根据同向的方式进行均匀的布管。对于相互临近的，需要选择彼此垂直的方式来进行布管。

图2 垂直管方向计算示意图

图3 顺管方向计算示意图

（3）薄壁管的管径、传唱度、管顶与底翼厚度以及顺馆方向的中间腹腔肋宽度等，都需要按照空心楼板的实际厚度来加以确定。在这一部分尺寸确定之后，应该考虑到混凝土浇筑的过程中，才有利于底层混凝土的流动，同时，也能够符合最小的钢筋保护层厚度的需求。

（4）对于等代井字型次梁，其截面尺寸、位置与数量，都需要通过简化的结构模型来确定。

（5）楼面恒载大小可以通过荷载的简化方式来加以确定。

（6）按照TBSA和PKPM，就可以将楼面荷载、等代井字梁的截面参数和实际的数量输入其中，通过程序的合理分析，就可以将具体的配筋梁计算出来。

（7）在主梁和次梁配筋计算出来后，就需要在原本贷款通信楼盖宽度范围之中平均的进行次梁配筋分配。在配筋重新分配过程中：钢筋要保持相同的直径、在垂直布管上，要合理的、均匀的分布钢筋；在空心管肋中，按照顺布管的方向做好钢筋的布置。

（8）在施工图绘制之前，需要按照实际的设计规范标准，验算各种承载力，确保其能够满足实际的施工设计要求，这样才能让施工图的绘制更加标准与规范。