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【摘 要】随着经济的高速发展，我国人民的生活水平质量以及诉求相对以前有了质的飞跃，这样也对建筑的设计发展提出了更高的要求。为了满足这些要求，应当赋予建筑更多的功能及更灵活的空间布置。现浇混凝土空心楼盖的出现，从技术、经济、美观等角度，很好地实现了这些需求。本文就现浇混凝土空心楼盖的设计流程及要点进行概述，并通过工程实例展现整个的设计过程，希望对我国设计人员的现浇混凝土空心楼盖结构设计有所帮助。
【关键词】空心楼盖；设计要点；工程实例
一、前言
现浇混凝土空心楼盖具有优良的空间灵活性，可根据需求，随意分割房间区块，建筑节能、隔音、隔热效果好，并且施工方便，特别是管线布置，较传统的梁板结构，有很大的优势。因此，特别适用于对空间有特殊要求的大跨度、大空间建筑，比如：商业综合体，立体停车库，教学楼，地下室顶板等。
二、现浇混凝土空心楼盖设计要点
1.混凝土空心楼盖运用原理
混凝土空心楼盖是去除钢筋混凝土板中部应力比较小的混凝土，从而形成空腔，使得其自重减小，对板抗弯刚度有一定减小，抗剪刚度减小较多。空心板的应力与空腔尺寸有较大的关系。随着形成空腔的尺寸由小变大，对板的抗弯刚度和抗剪刚度也在逐渐变化。当空腔尺寸较小时，楼板的受力性能和实心板无异，随着空腔尺寸的增加，应力会向空腔的肋集中，远离肋的翼缘应力越来越相对滞后，翼缘的作用减小。
2.结构构件计算
2.1空心楼板的荷载
空心楼板的自重可按下列公式计算：
G=（Vu-Vfil）*γ+Gfil 其中Vu为现浇混凝土楼板总体积，Vfil为空腔体积，γ为混凝土重度，Gfil为空腔材料自重。也可以用体积折算板厚来计算空心板的恒载，体积折算板厚 hcon=G*h/（Vu*γ） 其中h为空心楼板厚度。
2.2空心楼板的计算
空心樓板的结构计算分析有弹性和塑性两种，一般宜采用弹性分析方法。在有可靠依据时，可考虑内力重分布，并应考虑正常使用要求。
周边刚性支承的现浇混凝土空心楼板，可采用拟板法和拟梁法计算；柱支承、柔性支承及混合支承现浇混凝土空心楼板，可采用经验系数法和等代框架法计算。
采用拟板法计算时，两对边刚性支承的现浇混凝土空心楼板可按单向板计算，其只和跨度、边界条件与荷载相关，与板厚和刚度无关，因此实心板和空心板算法相同；四边刚性支承，且长短边之比<3时，宜按双向板计算，当空心板两个方向截面刚度相同时（如空腔尺寸、肋尺寸相同），楼板长宽比、内力系数与
实心楼板相同，可采用等高实心楼板计算。
采用拟梁法计算时，所取拟梁宜在相邻区格边间连续，每个区格板内拟梁的数量在各方向上不宜少于5根，并在计算中宜考虑空心楼板扭转刚度的影响。拟梁的高度同空心板高度，宽度可按下式计算：bb=b0I/I0 ，其中b0为拟梁对应的空心楼板宽度，I为b0范围内截面惯性矩之和，I0 为b0范围内按等厚实心板计算的截面惯性矩。
采用经验系数法计算时，楼盖为矩形区格，其长短边之比不应大于2；每个方向至少有3个连续跨；任一方向柱离相邻柱中心线偏移不应超过该方向跨度的1/10；同一方向相邻跨的跨度差不应超过长跨的1/3；可变荷载与永久荷载的标准值之比不大于2；楼盖按纵横两个方向分别计算，且均应考虑全部竖向荷载的作用。
采用等代框架法计算时，楼盖按纵横两个方向分别计算，且均应考虑全部竖向荷载的作用；把楼盖体系划分为两个纵横不同方向的柱上板带和跨中板带跨度，划分完板带跨度后，分别求出不同方向的截面刚度折算系数，然后进行设计分析。具体方法为把柱上板带折算成等厚度的矩形截面，按框架主梁输入模型中，将实际楼板的柱上板带的翼缘部分和跨中板带部分分别按等刚度原则进行等效折算，将折算后的跨中板带截面部分按次梁输入模型中，最后对整个结构体系进行结构分析和配筋计算。
3.构造要求
现浇混凝土空心楼板的体积空心率，当填充体为填充管（棒）时，宜为20%～50%；当填充体为内置填充箱（块、板）时，宜为25%～60%；当填充体为外露填充箱（块）时，宜为35%～65%。体积空心率可按下式计算：ρvoid=Vfil/Vu。
空心楼板的板厚，荷载较小时，宜取板计算跨度的1/30～1/40，荷载较大时（地下室顶板、人防等），可取到1/20～1/25，板厚通常不小于250mm，其上下翼缘厚度宜为板厚的1/8～1/4，且不宜小于50mm。肋梁的宽度宜为填充体高度的1/8～1/3，填充体为填充棒（管）时，不应小于50mm，填充体为填充箱（块）时，不宜小于70mm。
空心楼板板顶受压区域设置构造钢筋，不小于折算板厚计算配筋率的0.15%，钢筋间距宜与肋间距的模数相应。空心板如满足抗剪要求可不设置箍筋，若有以下情况，可适当设置箍筋：1）.板厚大于350mm；2）.荷载较重时，如覆土或消防车荷载等；3）. 肋较小，安装固定方案不牢靠，在泵送砼的推力下可能发生侧移时。
三、工程实例
1.工程概况
本工程为浙江省某职业技术学院迁建工程实训楼，共5层，首层层高为4.5米，其余各层均为3.6米，建筑总高度18.9米。建设单位要求保证教室内净高，且方便各类管道及设备安装，并满足视觉美观的要求。在比较普通梁板结构后，从经济性、适用性、美观性综合考虑后，采用了现浇混凝土空心楼盖空心结构。
本工程为框架结构，抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.05g，场地类别为Ⅳ类，框架抗震等级为三级。
2.主要设计过程
2.1主要设计依据
混凝土结构设计规范（GB50010-2010）
建筑抗震设计规范（GB50011-2010）
现浇混凝土空心楼盖结构技术规程（JGJ/T268-2012）
2.2空心楼板尺寸规格的确定
教室平面尺寸为12.6m X 8.4m，楼板厚度可取8400/30=280mm，经综合考虑GBF方箱尺寸规格及施工便利性，取空心楼板厚度为320mm，其中上下翼缘板厚均为60mm，肋宽100mm，GBF方箱尺寸为500X500X200。
2.3空心楼板荷载
恒载：上下翼缘板（0.06+0.06）X25= 3 kN/m2
肋板25X（4.4X0.2X0.1）/（1.2X1.2）=1.53 kN/m2
上下面层（0.02+0.02）X20=0.8 kN/m2
GBF方箱折算荷载约为0.1 kN/m2
取恒荷载总重为6 kN/m2
活载：2.5 kN/m2
2.4 电算结果
本工程电算采用PKPM的PMCAD及SATWE模块，以下为电算的计算
【摘 要】随着经济的高速发展，我国人民的生活水平质量以及诉求相对以前有了质的飞跃，这样也对建筑的设计发展提出了更高的要求。为了满足这些要求，应当赋予建筑更多的功能及更灵活的空间布置。现浇混凝土空心楼盖的出现，从技术、经济、美观等角度，很好地实现了这些需求。本文就现浇混凝土空心楼盖的设计流程及要点进行概述，并通过工程实例展现整个的设计过程，希望对我国设计人员的现浇混凝土空心楼盖结构设计有所帮助。
【关键词】空心楼盖；设计要点；工程实例
一、前言
现浇混凝土空心楼盖具有优良的空间灵活性，可根据需求，随意分割房间区块，建筑节能、隔音、隔热效果好，并且施工方便，特别是管线布置，较传统的梁板结构，有很大的优势。因此，特别适用于对空间有特殊要求的大跨度、大空间建筑，比如：商业综合体，立体停车库，教学楼，地下室顶板等。
二、现浇混凝土空心楼盖设计要点
1.混凝土空心楼盖运用原理
混凝土空心楼盖是去除钢筋混凝土板中部应力比较小的混凝土，从而形成空腔，使得其自重减小，对板抗弯刚度有一定减小，抗剪刚度减小较多。空心板的应力与空腔尺寸有较大的关系。随着形成空腔的尺寸由小变大，对板的抗弯刚度和抗剪刚度也在逐渐变化。当空腔尺寸较小时，楼板的受力性能和实心板无异，随着空腔尺寸的增加，应力会向空腔的肋集中，远离肋的翼缘应力越来越相对滞后，翼缘的作用减小。
2.结构构件计算
2.1空心楼板的荷载
空心楼板的自重可按下列公式计算：
G=（Vu-Vfil）*γ+Gfil 其中Vu为现浇混凝土楼板总体积，Vfil为空腔体积，γ为混凝土重度，Gfil为空腔材料自重。也可以用体积折算板厚来计算空心板的恒载，体积折算板厚 hcon=G*h/（Vu*γ） 其中h为空心楼板厚度。
2.2空心楼板的计算
空心樓板的结构计算分析有弹性和塑性两种，一般宜采用弹性分析方法。在有可靠依据时，可考虑内力重分布，并应考虑正常使用要求。
周边刚性支承的现浇混凝土空心楼板，可采用拟板法和拟梁法计算；柱支承、柔性支承及混合支承现浇混凝土空心楼板，可采用经验系数法和等代框架法计算。
采用拟板法计算时，两对边刚性支承的现浇混凝土空心楼板可按单向板计算，其只和跨度、边界条件与荷载相关，与板厚和刚度无关，因此实心板和空心板算法相同；四边刚性支承，且长短边之比<3时，宜按双向板计算，当空心板两个方向截面刚度相同时（如空腔尺寸、肋尺寸相同），楼板长宽比、内力系数与
实心楼板相同，可采用等高实心楼板计算。
采用拟梁法计算时，所取拟梁宜在相邻区格边间连续，每个区格板内拟梁的数量在各方向上不宜少于5根，并在计算中宜考虑空心楼板扭转刚度的影响。拟梁的高度同空心板高度，宽度可按下式计算：bb=b0I/I0 ，其中b0为拟梁对应的空心楼板宽度，I为b0范围内截面惯性矩之和，I0 为b0范围内按等厚实心板计算的截面惯性矩。
采用经验系数法计算时，楼盖为矩形区格，其长短边之比不应大于2；每个方向至少有3个连续跨；任一方向柱离相邻柱中心线偏移不应超过该方向跨度的1/10；同一方向相邻跨的跨度差不应超过长跨的1/3；可变荷载与永久荷载的标准值之比不大于2；楼盖按纵横两个方向分别计算，且均应考虑全部竖向荷载的作用。
采用等代框架法计算时，楼盖按纵横两个方向分别计算，且均应考虑全部竖向荷载的作用；把楼盖体系划分为两个纵横不同方向的柱上板带和跨中板带跨度，划分完板带跨度后，分别求出不同方向的截面刚度折算系数，然后进行设计分析。具体方法为把柱上板带折算成等厚度的矩形截面，按框架主梁输入模型中，将实际楼板的柱上板带的翼缘部分和跨中板带部分分别按等刚度原则进行等效折算，将折算后的跨中板带截面部分按次梁输入模型中，最后对整个结构体系进行结构分析和配筋计算。
3.构造要求
现浇混凝土空心楼板的体积空心率，当填充体为填充管（棒）时，宜为20%～50%；当填充体为内置填充箱（块、板）时，宜为25%～60%；当填充体为外露填充箱（块）时，宜为35%～65%。体积空心率可按下式计算：ρvoid=Vfil/Vu。
空心楼板的板厚，荷载较小时，宜取板计算跨度的1/30～1/40，荷载较大时（地下室顶板、人防等），可取到1/20～1/25，板厚通常不小于250mm，其上下翼缘厚度宜为板厚的1/8～1/4，且不宜小于50mm。肋梁的宽度宜为填充体高度的1/8～1/3，填充体为填充棒（管）时，不应小于50mm，填充体为填充箱（块）时，不宜小于70mm。
空心楼板板顶受压区域设置构造钢筋，不小于折算板厚计算配筋率的0.15%，钢筋间距宜与肋间距的模数相应。空心板如满足抗剪要求可不设置箍筋，若有以下情况，可适当设置箍筋：1）.板厚大于350mm；2）.荷载较重时，如覆土或消防车荷载等；3）. 肋较小，安装固定方案不牢靠，在泵送砼的推力下可能发生侧移时。
三、工程实例
1.工程概况
本工程为浙江省某职业技术学院迁建工程实训楼，共5层，首层层高为4.5米，其余各层均为3.6米，建筑总高度18.9米。建设单位要求保证教室内净高，且方便各类管道及设备安装，并满足视觉美观的要求。在比较普通梁板结构后，从经济性、适用性、美观性综合考虑后，采用了现浇混凝土空心楼盖空心结构。
本工程为框架结构，抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.05g，场地类别为Ⅳ类，框架抗震等级为三级。
2.主要设计过程
2.1主要设计依据
混凝土结构设计规范（GB50010-2010）
建筑抗震设计规范（GB50011-2010）
现浇混凝土空心楼盖结构技术规程（JGJ/T268-2012）
2.2空心楼板尺寸规格的确定
教室平面尺寸为12.6m X 8.4m，楼板厚度可取8400/30=280mm，经综合考虑GBF方箱尺寸规格及施工便利性，取空心楼板厚度为320mm，其中上下翼缘板厚均为60mm，肋宽100mm，GBF方箱尺寸为500X500X200。
2.3空心楼板荷载
恒载：上下翼缘板（0.06+0.06）X25= 3 kN/m2
肋板25X（4.4X0.2X0.1）/（1.2X1.2）=1.53 kN/m2
上下面层（0.02+0.02）X20=0.8 kN/m2
GBF方箱折算荷载约为0.1 kN/m2
取恒荷载总重为6 kN/m2
活载：2.5 kN/m2
2.4 电算结果
本工程电算采用PKPM的PMCAD及SATWE模块，以下为电算的计算