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【摘要】高层建筑结构中，楼板设计是很重要的一分部，它作为楼层的分隔和支撐体系，对于建筑工程的质量发挥着重要作用，文章对高层建筑结构楼板设计方法进行探讨，具有一定的借鉴意义。
【关键词】高层建筑；楼板设计；方法
中图分类号：TU97 文献标识码：A
前言
文章对高层建筑结构楼板设计原则进行了简要介绍，对高层建筑结构楼板设计中存在的问题进行了详细的阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对高层建筑结构楼板设计的方法进行探讨。
二、高层建筑结构楼板设计原则
高层建筑结构楼板设计中，针对结构材料和类型特征，应把握如下设计准则:
设计中综合考虑布置梁柱的位置，特别是柱的形式、排列和柱距，应最大限度地满足居住空间灵活性的要求。
2.选择合理的楼盖结构跨度，既不要太大（导致板厚加大，自重增加），也不要太小（不经济）。
选择适当的位置布置结构支撑体系，以不妨碍建筑空间布局为宜，应避免设在有门窗洞口或将来住户有可能开设门窗洞口的位置。
选择适宜的钢结构类型，考虑人力、气候、原材料、工期、造价等综合因素的影响。
结构构件设计应尽量简化且尺寸精确，以免增加现场安装的困难和导致废料的产生。
选择隔声、防渗效果好的楼板体系，保障居住环境的舒适性。
充分考虑钢构件的防火性能以及因此而产生的费用。
三、高层建筑结构楼板设计中存在的问题
1.结构受力机理不清、混淆板的类型
结构机理是指结构在荷载作用下受力后的行为表现,或结构通过怎样的作用将荷载传至支座。为计算方便或对板的受力机理认识不清,简单地将双向板作为单向板进行配筋计算,计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成此方向受力钢筋配置严重不足,致使板出现沿该跨方向的裂缝。所以,应正确地理解板的受力机理,区分现浇板是单向板还是双向板,并且将其荷载合理地分配到板的四周支承结构上。
2.荷载处理问题
当按弹性理论求多跨连续双向板的支座最大负弯矩时,如果活荷载不按基本假定的满跨布置而是按棋盘式布置时,区格板会发生破坏。因为支座上承受负弯矩钢筋伸出长度不够,过早截断或弯下造成的。
在民用建筑中,由于建筑物的建筑功能要求,常常在楼板的某些位置上布置一些非承重隔墙。因此在设计过程中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载除以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上部的楼板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板的顶面出现裂缝。同时该隔墙又将上部板的荷载传到其下部的支承结构,产生一种恶性连带影响,出现支承结构荷载漏算或没有考虑等设计错误。
3.内力分析与截面设计问题
双向板的计算忽略了材料泊松比的影响。如果双向板按弹性理论进行计算,其计算较复杂,设计时常常采用查表方法。但一般情况下,大多数表格给出的是泊松比=0时各相应支承情况下的系数。而混凝土的泊松比=1/6(或0.2),在计算跨中弯矩时应考虑混凝土泊松比,进行内力调整计算。设计人员在计算过程中往往忽略了该跨中弯矩的调整,使跨中弯矩偏小,造成现浇板配筋不足而出现裂缝。有些设计人员干脆按刚结条件确定支座弯矩,按四边简支确定跨中弯矩,造成很大的浪费;也有些设计人员简单地按单向板的调幅方法将一部分支座弯矩移至跨中,这样可能造成跨中两个方向抵抗力分配不均衡,影响正常使用。此外,普通钢筋混凝土板在正常使用状态下一般都开裂,特别是支座处,由于峰值应力较大,开裂显著,则弯矩会自动向跨中转移。这样,仅仅按弹性方法设计和配筋会对跨中不利。因此在查表进行内力计算时,要求认真分析表格的来龙去脉,做到能够正确地使用各种表格,而不是盲目地查表计算。
四、高层建筑结构楼板设计的方法
1.楼板的“计算设计”
楼板的这一设计与多层建筑很相似，由于所要实现的功能不同，由于材料带来的受力也不同，所以要进行一些算法设计。
设计计算基本原理
采用荷载平衡法设计后张无粘结预应力楼板是当前国际上普遍采用的计算方法,此法概念清楚,计算简单,有利于控制结构挠度,而且有足够的精度。荷载平衡法的基本原理就是通过张拉预应力钢筋产生的等效荷载来平衡作用在构件上的一部分荷载,包括全部静荷载及少量的活荷载,以求达到受弯构件在此阶段不产生挠度。等效荷载之所以只平衡一部分活荷载,是因为在大多数结构中,按规范规定的全部活荷载一般很少发生。由预应力平衡静荷载及全部活荷载,则结构会产生一个永远向上的反拱,该反拱还会因徐变作用随时间进一步增长。因此,所平衡的荷载最好是静荷载加上经常发生的且不超过50%的活荷载。
据相关设计规定说明：不考虑不同板面的不同计算方法，对于结构的塑性性能，可以统一以塑性铰线作为基础，从而简化了计算，假定一切满足弹性计算；对于塑性铰假定对一个不变的弯矩有承受能力，同时可以在与此作用的相同方向产生移动；破坏机构出现时，整块板的组成部分就是许多刚性板与一些塑性铰。
这种算法比较适合超静定的连续板配筋计算；同时，在使用过程中不能出现裂缝，宽度也有所限制；如果含有强度较高的钢筋或混凝土材料，或者是冷轧带肋钢筋就基本上不会考虑它的塑性性能。
2.楼板的“概念设计”
（一）对于楼板的平面布置，一般要求其规则性，同时，要最大限度的将其刚度和质量中心重合，这样可以增强楼板的抗扭力；对于楼板的竖向布置，一般要求具备一定的均与性，最大程度的使刚度顺着高度的方向有规律的变化，这样可以提升楼板的抗剪能力。
（二）楼板的配筋和尺度宽度要求
楼板的刚度是由其长宽厚而形成，所以楼板的各个尺度受约其刚度，而强度一般由钢筋的配置决定。其中，楼板的宽度主要为了实现水平抗弯刚度的需求，其厚度决定了竖向抗弯刚度的需求，楼板的宽与厚既要够足，又不能太过。对于楼板强度的要求，主要是令其协调各种抗力构件共同工作，这对强度要求是很高的。而且对于一些特别的楼层，要加强其楼板的强度和刚度。
3.楼板的“构造措施”
采取这样的措施，主要是为了保证前两种设计的正常实施。其中包括：板端的支座不同定义时，配筋也要满足不同的构造需求；另外，楼板道德边跨、跨中和第二支座也要保证一定的配筋量；对于一些薄弱部位要适当的增加其强度与刚度，也就是局部采取增加板厚或增加配筋等方法，对于一般的转换层，板厚不小于200毫米，如果是50米以下的建筑，顶层板厚也不能少于120毫米，对于起到嵌固作用的地下室，其板厚最好不少于180毫米。对于一些特殊的部位，应该加强其配筋，由于混凝土的收缩性比较强，还有一些其它误差的影响。像是厨房、卫生间等易渗透的屋子，最好使用双层双向拉通配筋，之间的距离不大于150毫米等等。
结束语
高层建筑结构设计中，相对于其他方面的设计而言，楼层设计中要考虑的因素比较多，但是在设计中的被关注程度却是比较低的，这对于建筑工程的整体质量会有一定影响，希望能引起重视。
参考文献
[1]程文澳，康谷裕，颜德姬等.混凝土建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]GB50010～2002，混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[3]PKPM工程部.高层建筑结构三维分析程序TAT用户手册[Z].北京：中国建筑科学研究院，2006.
[4]GB50011—2001，建筑抗震设计规范[S].北京；中国建筑工业出版社，2010.
【关键词】高层建筑；楼板设计；方法
中图分类号：TU97 文献标识码：A
前言
文章对高层建筑结构楼板设计原则进行了简要介绍，对高层建筑结构楼板设计中存在的问题进行了详细的阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对高层建筑结构楼板设计的方法进行探讨。
二、高层建筑结构楼板设计原则
高层建筑结构楼板设计中，针对结构材料和类型特征，应把握如下设计准则:
设计中综合考虑布置梁柱的位置，特别是柱的形式、排列和柱距，应最大限度地满足居住空间灵活性的要求。
2.选择合理的楼盖结构跨度，既不要太大（导致板厚加大，自重增加），也不要太小（不经济）。
选择适当的位置布置结构支撑体系，以不妨碍建筑空间布局为宜，应避免设在有门窗洞口或将来住户有可能开设门窗洞口的位置。
选择适宜的钢结构类型，考虑人力、气候、原材料、工期、造价等综合因素的影响。
结构构件设计应尽量简化且尺寸精确，以免增加现场安装的困难和导致废料的产生。
选择隔声、防渗效果好的楼板体系，保障居住环境的舒适性。
充分考虑钢构件的防火性能以及因此而产生的费用。
三、高层建筑结构楼板设计中存在的问题
1.结构受力机理不清、混淆板的类型
结构机理是指结构在荷载作用下受力后的行为表现,或结构通过怎样的作用将荷载传至支座。为计算方便或对板的受力机理认识不清,简单地将双向板作为单向板进行配筋计算,计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成此方向受力钢筋配置严重不足,致使板出现沿该跨方向的裂缝。所以,应正确地理解板的受力机理,区分现浇板是单向板还是双向板,并且将其荷载合理地分配到板的四周支承结构上。
2.荷载处理问题
当按弹性理论求多跨连续双向板的支座最大负弯矩时,如果活荷载不按基本假定的满跨布置而是按棋盘式布置时,区格板会发生破坏。因为支座上承受负弯矩钢筋伸出长度不够,过早截断或弯下造成的。
在民用建筑中,由于建筑物的建筑功能要求,常常在楼板的某些位置上布置一些非承重隔墙。因此在设计过程中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载除以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上部的楼板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板的顶面出现裂缝。同时该隔墙又将上部板的荷载传到其下部的支承结构,产生一种恶性连带影响,出现支承结构荷载漏算或没有考虑等设计错误。
3.内力分析与截面设计问题
双向板的计算忽略了材料泊松比的影响。如果双向板按弹性理论进行计算,其计算较复杂,设计时常常采用查表方法。但一般情况下,大多数表格给出的是泊松比=0时各相应支承情况下的系数。而混凝土的泊松比=1/6(或0.2),在计算跨中弯矩时应考虑混凝土泊松比,进行内力调整计算。设计人员在计算过程中往往忽略了该跨中弯矩的调整,使跨中弯矩偏小,造成现浇板配筋不足而出现裂缝。有些设计人员干脆按刚结条件确定支座弯矩,按四边简支确定跨中弯矩,造成很大的浪费;也有些设计人员简单地按单向板的调幅方法将一部分支座弯矩移至跨中,这样可能造成跨中两个方向抵抗力分配不均衡,影响正常使用。此外,普通钢筋混凝土板在正常使用状态下一般都开裂,特别是支座处,由于峰值应力较大,开裂显著,则弯矩会自动向跨中转移。这样,仅仅按弹性方法设计和配筋会对跨中不利。因此在查表进行内力计算时,要求认真分析表格的来龙去脉,做到能够正确地使用各种表格,而不是盲目地查表计算。
四、高层建筑结构楼板设计的方法
1.楼板的“计算设计”
楼板的这一设计与多层建筑很相似，由于所要实现的功能不同，由于材料带来的受力也不同，所以要进行一些算法设计。
设计计算基本原理
采用荷载平衡法设计后张无粘结预应力楼板是当前国际上普遍采用的计算方法,此法概念清楚,计算简单,有利于控制结构挠度,而且有足够的精度。荷载平衡法的基本原理就是通过张拉预应力钢筋产生的等效荷载来平衡作用在构件上的一部分荷载,包括全部静荷载及少量的活荷载,以求达到受弯构件在此阶段不产生挠度。等效荷载之所以只平衡一部分活荷载,是因为在大多数结构中,按规范规定的全部活荷载一般很少发生。由预应力平衡静荷载及全部活荷载,则结构会产生一个永远向上的反拱,该反拱还会因徐变作用随时间进一步增长。因此,所平衡的荷载最好是静荷载加上经常发生的且不超过50%的活荷载。
据相关设计规定说明：不考虑不同板面的不同计算方法，对于结构的塑性性能，可以统一以塑性铰线作为基础，从而简化了计算，假定一切满足弹性计算；对于塑性铰假定对一个不变的弯矩有承受能力，同时可以在与此作用的相同方向产生移动；破坏机构出现时，整块板的组成部分就是许多刚性板与一些塑性铰。
这种算法比较适合超静定的连续板配筋计算；同时，在使用过程中不能出现裂缝，宽度也有所限制；如果含有强度较高的钢筋或混凝土材料，或者是冷轧带肋钢筋就基本上不会考虑它的塑性性能。
2.楼板的“概念设计”
（一）对于楼板的平面布置，一般要求其规则性，同时，要最大限度的将其刚度和质量中心重合，这样可以增强楼板的抗扭力；对于楼板的竖向布置，一般要求具备一定的均与性，最大程度的使刚度顺着高度的方向有规律的变化，这样可以提升楼板的抗剪能力。
（二）楼板的配筋和尺度宽度要求
楼板的刚度是由其长宽厚而形成，所以楼板的各个尺度受约其刚度，而强度一般由钢筋的配置决定。其中，楼板的宽度主要为了实现水平抗弯刚度的需求，其厚度决定了竖向抗弯刚度的需求，楼板的宽与厚既要够足，又不能太过。对于楼板强度的要求，主要是令其协调各种抗力构件共同工作，这对强度要求是很高的。而且对于一些特别的楼层，要加强其楼板的强度和刚度。
3.楼板的“构造措施”
采取这样的措施，主要是为了保证前两种设计的正常实施。其中包括：板端的支座不同定义时，配筋也要满足不同的构造需求；另外，楼板道德边跨、跨中和第二支座也要保证一定的配筋量；对于一些薄弱部位要适当的增加其强度与刚度，也就是局部采取增加板厚或增加配筋等方法，对于一般的转换层，板厚不小于200毫米，如果是50米以下的建筑，顶层板厚也不能少于120毫米，对于起到嵌固作用的地下室，其板厚最好不少于180毫米。对于一些特殊的部位，应该加强其配筋，由于混凝土的收缩性比较强，还有一些其它误差的影响。像是厨房、卫生间等易渗透的屋子，最好使用双层双向拉通配筋，之间的距离不大于150毫米等等。
结束语
高层建筑结构设计中，相对于其他方面的设计而言，楼层设计中要考虑的因素比较多，但是在设计中的被关注程度却是比较低的，这对于建筑工程的整体质量会有一定影响，希望能引起重视。
参考文献
[1]程文澳，康谷裕，颜德姬等.混凝土建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]GB50010～2002，混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[3]PKPM工程部.高层建筑结构三维分析程序TAT用户手册[Z].北京：中国建筑科学研究院，2006.
[4]GB50011—2001，建筑抗震设计规范[S].北京；中国建筑工业出版社，2010.