齊 岳，趙文軍

(黑龍江大學(xué) 建筑工程學(xué)院，哈爾濱 150080)

按新舊規(guī)范計(jì)算現(xiàn)澆混凝土空心板的對(duì)比分析

齊 岳，趙文軍

(黑龍江大學(xué) 建筑工程學(xué)院，哈爾濱 150080)

現(xiàn)澆混凝土空心板因其適用于大跨度樓板，可節(jié)約層高等優(yōu)勢(shì)，受到工程界的普遍關(guān)注，在工程中的應(yīng)用越來(lái)越多。在新版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)中，新增了現(xiàn)澆混凝土空心板的相關(guān)內(nèi)容，同時(shí)，對(duì)受彎構(gòu)件撓度和裂縫的計(jì)算進(jìn)行了修改。按照原規(guī)范和新規(guī)范對(duì)現(xiàn)澆混凝土空心板進(jìn)行設(shè)計(jì)將有所不同，結(jié)合工程實(shí)例，按照原規(guī)范和新規(guī)范分別對(duì)現(xiàn)澆混凝土空心板進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析?？晒┰O(shè)計(jì)建造同類工程時(shí)參考。

混凝土空心板；內(nèi)力計(jì)算；變形；裂縫

0 引 言

現(xiàn)澆混凝土空心板是在澆筑樓板混凝土前，用輕質(zhì)材料以一定規(guī)則排列后放置在模板上，澆筑混凝土后形成一部分空腔的樓板結(jié)構(gòu)[1]?，F(xiàn)澆混凝土空心板技術(shù)既可減輕樓板自重，又可增加室內(nèi)空間高度[2-4]。近年來(lái)，現(xiàn)澆混凝土空心板在工程中的應(yīng)用越來(lái)越多，而且在新版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)中[5]，增加了現(xiàn)澆混凝土空心板的相關(guān)內(nèi)容。可見，現(xiàn)澆混凝土空心板的研究和應(yīng)用已經(jīng)成熟，已被納入到我國(guó)的設(shè)計(jì)規(guī)范中。

另外，文獻(xiàn)[5]對(duì)受彎構(gòu)件撓度和裂縫的計(jì)算進(jìn)行了修改。按照新規(guī)范與舊規(guī)范[6]對(duì)現(xiàn)澆混凝土空心板進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果就會(huì)存在一定的差異。為了適應(yīng)新規(guī)范的變化，更好地運(yùn)用新規(guī)范進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土空心板的設(shè)計(jì)，本文以實(shí)際工程為例，文獻(xiàn)[5，6]分別對(duì)現(xiàn)澆混凝土空心板進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析?？晒┰O(shè)計(jì)建造同類工程時(shí)參考。

1 工程概況

某框架結(jié)構(gòu)的辦公樓有一平面尺寸為8.1 m×10.8 m的房間，結(jié)構(gòu)平面布置見圖1。由于使用上的需要，建設(shè)單位要求房間內(nèi)不允許出現(xiàn)次梁，因此，該房間采用了適合大跨度的現(xiàn)澆混凝土空心板的結(jié)構(gòu)形式[7]。事實(shí)證明，采用了現(xiàn)澆混凝土空心板后，不僅取消了次梁，增加了室內(nèi)凈高，而且無(wú)需吊頂，采光效果和空間效果均明顯好于采用次梁的結(jié)構(gòu)形式。

圖1 結(jié)構(gòu)平面布置圖Fig.1 Layout plan of structure

2 內(nèi)力計(jì)算

2.1 截面形式

初選現(xiàn)澆混凝土空心板的厚度為H=270 mm，空心箱體的尺寸為750 mm×750 mm×150 mm，截面形式見圖2。1 m寬范圍內(nèi)等效工字型截面見圖3[8,9]。該空心板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，受力縱筋采用HRB335級(jí)鋼筋。

圖2 截面形式Fig.2 Sectional drawing

圖3 1 m寬范圍內(nèi)工字型計(jì)算截面Fig.3 The I-calculated section of 1 m wide

2.2 荷載匯集

永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值g=4.15(樓板自重)+3(附加恒荷)=7.15 kN/mm2，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=3.5 kN/mm2，荷載基本組合值Q=1.2×7.15+1.4×3.5=13.48 kN/m2，荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值Qk=7.15+3.5=10.65 kN/m2，荷載準(zhǔn)永久組合值：Qq=7.15+3.5×0.5=8.9 kN/m2。

2.3 彎矩計(jì)算

由文獻(xiàn)[9]可知，雙向板在均布荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值可按下式計(jì)算：

(1)

式中M為彎矩設(shè)計(jì)值；m為彎矩計(jì)算系數(shù)，可由文獻(xiàn)[9]附表8中查得；Q為荷載基本組合值；l為雙向板短邊的長(zhǎng)度。

按式(1)進(jìn)行計(jì)算，得到該雙向板短跨方向彎矩設(shè)計(jì)值Mx=43.851 kN·m；長(zhǎng)跨方向彎矩設(shè)計(jì)值My=15.383 kN·m。

3 按文獻(xiàn)[6]計(jì)算分析

3.1 配筋計(jì)算

按文獻(xiàn)[6]，保護(hù)層取20 mm，板中受力鋼筋取Φ12，截面有效高度h0=270-20-6=244 mm。經(jīng)計(jì)算，跨中X方向板底所需的配筋面積為626 mm2，實(shí)配鋼筋Φ12@150，實(shí)配鋼筋面積As=754 mm2；跨中Y方向板底所需的配筋面積為216 mm2，實(shí)配鋼筋Φ12@200，實(shí)配鋼筋面積As=565 mm2。

3.2 撓度驗(yàn)算

據(jù)文獻(xiàn)[6],受彎構(gòu)件的最大撓度應(yīng)按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用影響進(jìn)行計(jì)算。按照相應(yīng)的計(jì)算公式可得該現(xiàn)澆混凝土空心板的短期剛度Bs和考慮荷載長(zhǎng)期作用影響的剛度B，計(jì)算公式和結(jié)果如下：

1.128×1013

1.128×1013=6.147×1012

根據(jù)長(zhǎng)期剛度、荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值及板的跨度等，計(jì)算出該現(xiàn)澆混凝土空心板的最大撓度f(wàn)max為：

規(guī)定的允許撓度值為[f]=l0/250 =8 100/250=32.4 mm，fmax<[f]，撓度滿足要求。

3.3 裂縫驗(yàn)算

文獻(xiàn)[6]規(guī)定：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過規(guī)定的限值。具體的計(jì)算公式為：

(2)

其中，αcr=2.1；Es=2.0×105；dep=12；c=20；

將上述求得的參數(shù)代入式(2)，可得該現(xiàn)澆混凝土空心板的最大裂縫寬度為Wmax=0.12 mm，小于規(guī)定的限值0.2 mm，裂縫寬度滿足要求。

4 按文獻(xiàn)[5]計(jì)算分析

據(jù)文獻(xiàn)[5]，配筋計(jì)算部分未進(jìn)行變動(dòng)，因此，配筋計(jì)算的結(jié)果相同。

4.1 撓度驗(yàn)算

文獻(xiàn)[5]規(guī)定：受彎構(gòu)件的最大撓度應(yīng)按荷載的準(zhǔn)永久組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響進(jìn)行計(jì)算。按照相應(yīng)的計(jì)算公式可得該現(xiàn)澆混凝土空心板的短期剛度Bs和考慮荷載長(zhǎng)期作用影響的剛度B，公式和計(jì)算結(jié)果如下：

1.117×1013

根據(jù)長(zhǎng)期剛度、荷載準(zhǔn)永久組合值及板的跨度等，計(jì)算出該現(xiàn)澆混凝土空心板的最大撓度f(wàn)max為：

規(guī)定的允許撓度值為[f]=l0/250 =8 100/250=32.4 mm，fmax<[f]，撓度滿足要求。

4.2 裂縫驗(yàn)算

文獻(xiàn)[5]規(guī)定：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算時(shí)，構(gòu)件的最大裂縫寬度不應(yīng)超過規(guī)定的限值。具體的計(jì)算公式為：

(3)

其中，αcr=1.9；Es=2.0×105；dep=12；cs=20；

將上述求得的參數(shù)代入式(3)，可得該現(xiàn)澆混凝土空心板的最大裂縫寬度為Wmax=0.087 mm，小于規(guī)定的限值0.2 mm，裂縫寬度滿足要求。

5 結(jié) 論

新、舊規(guī)范在承載力計(jì)算方面沒有改變，但在撓度驗(yàn)算和裂縫驗(yàn)算方面有所改動(dòng)。新規(guī)范規(guī)定：在撓度和裂縫計(jì)算時(shí)應(yīng)使用荷載準(zhǔn)永久組合值，而舊規(guī)范規(guī)定使用荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值，這是新、舊規(guī)范在撓度和裂縫方面最大的區(qū)別。按新規(guī)范計(jì)算的撓度和裂縫值均小于舊規(guī)范計(jì)算值，說(shuō)明舊規(guī)范對(duì)撓度和裂縫的計(jì)算偏于保守，新規(guī)范對(duì)此進(jìn)行了修

改，使得計(jì)算結(jié)果更加精確。

[1]譚曉磊.現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋在民用建筑中的應(yīng)用[J].建筑結(jié)構(gòu)，2013，43(S2)：536-538.

[2]曾 杰.現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].廣州：華南理工大學(xué)，2011.

[3]談一評(píng)，潘旭洋.空心樓蓋與實(shí)心樓板在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的比較分析[J].工業(yè)建筑，2014，44：254-256.

[4]袁 波，徐其功.現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋計(jì)算方法的探討[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5(4)：64-70.

[5]GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7]馬志亮，樊建兵，胡麗英.淺談現(xiàn)澆混凝土空心樓板施工工藝[J].結(jié)構(gòu)施工，2014，36(7)：819-820.

[8]CECS 175：2004 現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[9]沈蒲生.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2007.

Comparative analysis on cast-in-place concrete hollow plates calculated according to the new and old concrete specification

QI Yue，ZHAO Wen-Jun

(College of Civil Engineering，Heilongjiang University，Harbin 150080，China)

Cast-in-place concrete hollow plates have been more and more applied in engineering because of the applicability of its large span floor and the advantages of saving the story height.In the new version “specification for design of concrete structures” (GB50010-2010)，the calculation of the deflection and crack of the flexural members were modified，Meanwhile，also included in the relevant contents of the cast-in-place concrete hollow slabs.Under such a background，according to the original specification and the new standard，the design of the cast-in-place concrete hollow slabs will be different.In this paper，combining with an engineering example，according to the original specification and the new standard，the cast-in-place concrete hollow plates have been calculated respectively，and the result of the calculation have been analyzed，which can be a reference for the design and construction of similar works.

concrete hollow plates；calculation of internal force；deformation；cracks

10.13524/j.2095-008x.2015.03.041

2014-11-13;

2014-12-12

http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1566.T.20150626.0911.002.html

中國(guó)博士后基金資助項(xiàng)目(20110491078)；黑龍江大學(xué)青年科學(xué)基金項(xiàng)目(QL201126)

齊 岳(1982-)，男，黑龍江哈爾濱人，講師，博士，研究方向：混凝土結(jié)構(gòu)，E-mail:qiyue@126.com。

TU375.2

A

2095-008X(2015)03-0028-04