空腹楼板在建筑结构设计中的应用探究

吕健

（广东熹和工程设计有限公司 广东江门 529000）

不同于传统楼板，空腹楼板内部的模盒属于预制构件，主要由质地较轻的防火材料来加工而成，最终形成了复合楼板，其质地较优、性能更优良，有着高度的隔音、隔热等功效。将这种楼板运用于建筑工程结构设计中能够有效控制建筑材料，例如：混凝土、钢材等的使用量，控制建筑施工周期，降低工程施工成本，提高工程整体的建设经济效益。

1 空腹楼板在建筑结构应用的优势

1.1 节约成本，提升结构承载力

楼板在整个的建筑结构中属于受弯控制结构，它的结构承载力和其截面高度有关系，通常截面高度越高，楼板结构的抗弯承载力越强，二者之间比例为1：4。空腹楼板内部混凝土空心率较大，一般达到60%以上，这就意味着使用空心楼板时，可以节省60%以上的混凝土就能达到同样的楼板截面高度，也能照常提升结构的抗弯承载力，这样就在节约成本、节省材料的前提下来确保楼板具有同样的承载力。

1.2 减少传力环节，减少受力构件

以往所采用的梁板构造传力环节较多，具体为：楼面荷载以线荷载方式统一传输至次梁，进而传至主梁，进而传至柱子。空腹楼板结构一般用在两大结构中：①板-柱-剪力墙构造，此时的传力方式发生变化，主要让楼板的面荷载传至支柱。②大板-框架构造。这一结构的传力途径为：楼板面荷载直接传至框架梁，进而传至支柱，这样整个过程中就削减了传力环节，力的传输线路也逐渐变短，不仅能减少材料的使用，还能提高结构的稳定性。

1.3 传力方式的优化

普通的梁板结构中通常梁体和板材的刚度差距很大，板材的外刚度不纳入考虑范围，楼板荷载可以根据面积以线性方式传至梁，空腹楼板截面高度更高，是普通平板的五倍，截面惯性矩也更大，此时板的平面外刚度则提高，使得梁刚度和板刚度大致相当，从而调整了荷载的传递模式，荷载聚集于支座位置，使得梁跨中反力变小。空腹楼板一般就是在调整梁板之间荷载传递的方式来优化梁的受力模式。

1.4 优化截面的受力

一般情况下，空腹截面的受力程序同翼缘的宽度有关，二者是正相关关系，空腹楼板的肋间距离一般达到580mm，厚度的极值则依照混凝土设计的相关规程来设定数值，本着使用最少材料、控制自重的原则，参照科学的设计规范与规定，翼缘的参与度越大，对应的楼板受力模式越优化，然而，空腹楼板则能满足这一要求，这样就优化了截面受力。

2 空腹楼板在建筑结构设计中的应用

2.1 巧妙地设计了主梁-大板结构

主梁-大板结构-般包括两大结构形态：单跨板或连续板。如果只安装单跨板，通常适合选择密肋截面，这样不仅成本低廉，而且能够控制自重，又能确保截面功能的有效发挥，如果选择连续板类型，实际的结构设计则可尝试箱型截面。截面和模板也可以配合使用，也可以将箱型截面安装在支座两侧，这样支座就可以足够承受对应的弯矩，支座两侧的单板处也要采用密肋截面来承受结构弯矩，这样就在某种程度上减轻了建筑的结构自重，以此来优化截面性能，确保其优势功能的充分发挥，这样就达到了成本的控制，又充分发挥了结构的功效。

2.2 无梁板的科学设置

当空腹楼板应用于无梁板构造时，如果发现荷载范围、柱网面积等不够大的状态下，则可以尝试密肋截面，如果截面范围与柱网面积都很大的模式下，就要尽量选择箱状截面。实际的无梁楼板设计中，如果将空箱楼板应用其中，则应让两大结构配合使用，从中发挥其优势，可以在柱顶板材中科学地设计箱型截面，中间环节设计密肋截面，而且要合理把握支柱之间距离的前提下来科学控制。

2.3 截面配筋的结构设计

2.3.1 有梁板的配筋设计

（1）板面负筋。空腹楼板顺着支座长的板面负筋通常选择两大配筋模式，其一和实心板一致，也就是按照每延米来设计在板材中，其二按照每肋来安装于密肋区，要确保板面支座负筋在板材中的长度同实心板一致，通常要达到板材短跨度的1/4。

（2）板底配筋。T状密肋板，因为其肋条宽度很窄，可以将单独的钢筋设置在肋底部，如果是工状密肋板，下方翼缘宽度则可以达到150～200mm，可以增加钢筋数量，达到3根，如果是箱型楼板，其底部配筋一般选择两大方式：一种方式和实心板的配筋方式相似，第二种则依照每肋配设于密肋中。

（3）翼缘配筋。面层板、箱型板等的底面一般依照结构来配设钢筋，通常可以配设在双向肋间，肋架的立筋的直径达到直径6～10mm。肋内部箍筋，通常选择单支箍。

2.3.2 无梁板的配筋

根据板块无梁板一般包括以下类型：柱顶板块、跨中板块、柱间板块，依照板带无梁板进行规划则一般包括：柱上、跨中板带，其中板带和板块之间有如下的关系：柱上板带等于柱顶板块、柱间板块和柱顶板块之和，跨中板带则等于柱间板块、跨中板块以及柱间板块之和。其中板底的配筋可以根据板带来设计，具体的配筋同梁板的配筋方式类似。板面配筋中的负筋一般根据板块来设计，可以将双向受力筋安装于柱顶部板块中。

2.4 建筑结构内力分析

2.4.1 主梁-大板结构内力

其内力分析同于普通的梁板构造，一般借助于各类软件，然而，空腹楼板的截面厚度通常较大，高出实心模板的4倍之多，对应的干扰梁体刚度的翼缘宽度也将上升，楼板自身的截面惯性矩也将上升达到100倍之多，对应的外刚度也得到了充分地利用。实际计算中通常借助智能软件。对此应该将楼板纳入内力分析范围，而且要依照等刚度思路来取值等效楼板厚度来对应运算，其中楼板的内力计算方法和实心楼板的计算方式一致。然而，实际的计算中总结出，无论怎样分析内力，板的设计承载力都要超出设计的数据，一些影响性因素，例如：材料强度可以列入考虑范围，然而，也无法消除这种差距。楼板处于极限条件下，其支座处可能在负弯矩影响下出现顶端裂开现象，跨中一般会因为正弯矩的影响出现下端裂开现象，这样跨中与支座二者中间就将出现拱度，支座自身有限制作用，楼板整体上受到穹顶、薄膜等的影响，板材平面也将出现一定的水平推力，其同拱度的力矩能够控制不同计算截面的弯矩。通过上面的分析可以看出，实心楼板在实际使用中存在多种弊端，空腹楼板则有效地解除了困惑，因为他的截面高度更高，达到实心楼板的几倍，高跨度比例也达到普通实心楼板的两倍之多。这就意味着它的拱度将增大，水平推力下降，也就不会对边界产生较大的控制和约束，控制了计算弯矩数量。

2.4.2 无梁楼盖构造

可以选择内力分析法来对楼盖结构的内力加以分析，具体方法为：等代框架法、经验系数法，其中后者的适用范围相对有限，一般适合于垂直荷载下的内力分析，如果忽视水平荷载，这一方法相对科学、便捷。其中第一种方法应用于水平与垂直荷载计算时，则要对框架梁的宽度取不同值。

3 总结

空腹楼板在建筑结构设计中的应用具有普通实心楼板不具有的优势，体现在节省成本，提高结构承载力以及优化内力传递等方面。空腹楼板的使用优化了建筑结构的安全性能，提升了局部结构部件的承载力，这样就能在节省成本的前提下达到同实心楼板同样的建筑结构设计质量。

[1]徐培福，主编.复杂高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社，2005.

[2《]建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[S].中国建筑工业出版社，2010.

[3]杨期柱，马克俭，张华刚，胡 岚，胡 萍.大跨度装配整体式钢-混凝土组合空腹楼盖结构设计[J].建筑结构，2014（13）：5～8.