白 成 程

(陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710048)

論大板結(jié)構(gòu)的可行性

白 成 程

(陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710048)

介紹了大板結(jié)構(gòu)的含義及優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合案例，對(duì)大板結(jié)構(gòu)的承載力、彎矩、經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行了分析計(jì)算，探討了大板結(jié)構(gòu)在工程建筑中的可行性，通過(guò)計(jì)算結(jié)果指出大板結(jié)構(gòu)的抗沖切、抗剪承載力巨大，強(qiáng)度、撓度、裂縫計(jì)算均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

大板結(jié)構(gòu)，梁結(jié)構(gòu)，承載力，計(jì)算

在常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樓板短跨尺寸一般在5 m以?xún)?nèi)，當(dāng)樓板短跨跨度大于5 m時(shí)，一般設(shè)計(jì)人員將加設(shè)次梁將樓板劃分為小板跨，大部分設(shè)計(jì)者不習(xí)慣在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)板跨較大的樓板，這里我們稱(chēng)板跨大于5 m的樓板為大板。大板結(jié)構(gòu)在辦公樓、寫(xiě)字樓、酒店等用途中具有功能劃分靈活，二次裝修簡(jiǎn)單，使用凈高較大等優(yōu)點(diǎn)，下面通過(guò)計(jì)算分析大板結(jié)構(gòu)的可行性。

1)通過(guò)樓板抗沖切和抗剪承載力反算其可承受的樓面荷載。

以8.1 m×8.1 m雙向樓板為例進(jìn)行計(jì)算，混凝土標(biāo)號(hào)取C25,按樓板抗沖切和抗剪計(jì)算樓板極限承載力。板厚為h=L0/40=8 100/40=202 mm，取200 mm，參考《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.4.12-1條梁板式筏基底板受沖切承載力計(jì)算公式反算板承載力。

F1≤0.7βhpftumh0,F1為圖8.4.12-1樓板陰影區(qū)內(nèi)的總荷載設(shè)計(jì)值，公式中βhp=1.0，ft=1.27 N/mm2,um=(8 100-180)×4=31 680 mm,h0=180 mm。

F1≤0.7×1.0×1.27×31 680×180=5 069 433.6 N≈5 069 kN,當(dāng)樓板范圍內(nèi)為均布荷載時(shí)近似折算標(biāo)準(zhǔn)值為5 069/(7.74×7.74×1.35)=62.7 kN/m2,除去樓板自重樓板可承受的1.0恒+1.0活為62.7-26×0.2=57.5 kN/m2。

參考《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.4.12-3條梁板式筏基底板斜截面受剪承載力計(jì)算公式反算樓板承載力。

VS≤0.7βhsft(lns-2h0)h0，VS為圖8.4.12-2樓板陰影區(qū)內(nèi)的總荷載設(shè)計(jì)值，在公式中βhs=1.0，ft=1.27 N/mm2,lns=8 100 mm,h0=180 mm。

VS≤0.7×1.0×1.27×(8 100-2×180)×180=1 238 554 N≈1 238 kN,當(dāng)樓板范圍內(nèi)為均布荷載時(shí)近似折算標(biāo)準(zhǔn)值為1 238/(7.74×7.74×0.25×1.35)=61.2 kN/m2,除去樓板自重樓板可承受的1.0恒+1.0活為61.2-26×0.2=56 kN/m2。

2)常規(guī)樓面荷載按四邊與支座固定和簡(jiǎn)支分別計(jì)算彎矩、配筋、撓度、裂縫，驗(yàn)證大板結(jié)構(gòu)的可行性。

以8.1 m×8.1 m雙向樓板為例進(jìn)行計(jì)算(均按彈性板計(jì)算)，混凝土標(biāo)號(hào)取C25,恒載取8.0 kN/m3(含自重)，活載取5 kN/m3。

a.四邊與支座固定：板厚為h=L0/40=8 100/40=202 mm,取200 mm?？缰?水平彎矩23.0 kN·m，水平面積400(0.20%)mm2；豎向彎矩23.0 kN·m，豎向面積400(0.20%)mm2。四邊:上邊彎矩-55.7 kN·m，上邊面積932(0.47%)mm2；下邊彎矩-55.7 kN·m，下邊面積932(0.47%)mm2；左邊彎矩-55.7 kN·m，左邊面積932(0.47%)mm2；右邊彎矩-55.7 kN·m，右邊面積932(0.47%)mm2。撓度驗(yàn)算:23.16

b.四邊與支座簡(jiǎn)支：板厚取h=L0/35=8 100/35=231 mm，取230 mm。跨中:水平彎矩47.9 kN·m，水平面積665(0.29%)mm2；豎向彎矩47.9 kN·m，豎向面積665(0.29%)mm2。四邊:上邊彎矩0.0 kN·m，上邊面積460(0.20%)mm2；下邊彎矩0.0 kN·m，下邊面積460(0.20%)mm2；左邊彎矩0.0 kN·m，左邊面積460(0.20%)mm2；右邊彎矩0.0 kN·m，右邊面積460(0.20%)mm2。撓度驗(yàn)算:58.13>fmax=40.40 mm,不滿(mǎn)足要求(可起拱處理)。裂縫驗(yàn)算:0.30<[ωmax]=0.30 mm,滿(mǎn)足要求。

3)填充墻直接放置于板上時(shí)樓板受沖切承載力。

以100厚板、1 m長(zhǎng)200 mm厚磚墻為例進(jìn)行計(jì)算，混凝土標(biāo)號(hào)取C25,按GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第6.5.1條計(jì)算：

F1≤0.7βhftηumh0,公式中βh=1.0,ft=1.27 N/mm2,η取為0.4(最小值)，h0=80 mm,um=2 720 mm。

F1≤0.7βhftηumh0=0.7×1.0×1.27×2 720×80=193 446.4 N≈193 kN,相當(dāng)于6 m高200 mm厚空心磚砌體自重。

4)常規(guī)樓面荷載下大板結(jié)構(gòu)與跨中加次梁將大板劃分為小板格結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。以3×3跨柱網(wǎng)8.1 m雙向樓板為例進(jìn)行計(jì)算(均按彈性板計(jì)算)，混凝土標(biāo)號(hào)取C25,取200 mm，恒載取5 kN/m3(不含自重)，活載取5 kN/m3。梁板經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)比較結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 梁板經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)比較結(jié)果

從表1用鋼量和混凝土量來(lái)看，用鋼量大板結(jié)構(gòu)比加次梁結(jié)構(gòu)大6%，混凝土量大板結(jié)構(gòu)比加次梁結(jié)構(gòu)大25%，混凝土量大還會(huì)引起結(jié)構(gòu)自重大，地震力大，基礎(chǔ)費(fèi)用高等問(wèn)題，但是大板結(jié)構(gòu)具有模板費(fèi)用低，施工進(jìn)度快，裝修費(fèi)用低，降低層高等優(yōu)點(diǎn)，從已完工工程綜合造價(jià)來(lái)看，大板更具優(yōu)勢(shì)。

本文雖然僅按8.1 m×8.1 m雙向樓板進(jìn)行計(jì)算分析和經(jīng)濟(jì)比較，但其他跨度樓板計(jì)算結(jié)果大同小異。通過(guò)上面對(duì)大板結(jié)構(gòu)計(jì)算分析可以看出，大板結(jié)構(gòu)的抗沖切、抗剪承載力巨大，強(qiáng)度、撓度、裂縫計(jì)算均可滿(mǎn)足規(guī)范要求，在現(xiàn)代對(duì)功能劃分要求更加靈活的建筑中更能滿(mǎn)足業(yè)主的要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)密切結(jié)合規(guī)范，仔細(xì)計(jì)算分析，將設(shè)計(jì)做到最優(yōu)化。

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

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Discussion on the feasibility of large panel structure

Bai Chengcheng

(ShaanxiModernArchitecturalandDesignResearchInstitute,Xi’an710048,China)

This paper introduced the meaning and advantages of large panel structure, combining with the case, analyzed and calculated the bearing capacity, moment and economy of large panel structure, discussed the feasibility of large panel structure in construction engineering, through the calculation results pointed out that the large panel structure had huge punching shear, shear bearing capacity, the strength, deflection, crack calculation met the specification requirements.

large panel structure, beam structure, bearing capacity, calculation

1009-6825(2015)16-0019-02

2015-03-30

白成程(1983- )，男，工程師

TU318

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