曹文澤

（貴州理工學院土木工程學院 ，貴州 貴陽 550003）

0 引言

磷石膏膜殼空腹樓蓋采用石膏模盒，在樓蓋施工中作為填充內(nèi)模，施工結(jié)束后，石膏空腔模與混凝土層合成一體，形成現(xiàn)澆混凝土石膏空腔?？崭箻巧w[1]?？崭箻巧w因其良好的力學性能[2]、保溫性能和經(jīng)濟性能，在工程應用中逐漸增多，把工業(yè)廢料磷石膏制成膜殼內(nèi)置于樓板內(nèi)還能進一步利用工業(yè)廢料[3]，減少環(huán)境污染。目前空腹樓蓋在工程應用中大多數(shù)是密肋式空腹樓蓋[4]，而更多性能更優(yōu)新型空腹形式樓蓋因設計者對其配筋方式不夠了解，在工程實際中應用不夠廣泛。

文獻[5]以拓撲分析[6]結(jié)果為基礎，提出了兩類施工便利、經(jīng)濟節(jié)約、受力性能更好的新型空腹樓蓋形式。兩類空腹樓蓋的具體構(gòu)造及尺寸如圖1所示，兩類樓蓋的差異在于內(nèi)部剪力傳遞部分的布置形式不同?？崭拱寮苁綗o梁樓蓋內(nèi)部剪力健分布均勻，能夠較好的協(xié)調(diào)空腹板的上下兩層面板，9區(qū)格式無梁樓蓋內(nèi)部肋梁布置連續(xù)，內(nèi)部形成較大的空腔，在施工上便于操作。

圖1 結(jié)構(gòu)平面圖

目前在工程實際應用中，尚無專門針對空腹樓蓋配筋設計的軟件，部分軟件雖然含有空腹樓板的配筋設計功能，但該功能只局限于普通的密肋式空腹樓蓋。本文以圖1中兩類新型空腹樓蓋形式為例，具體分析非常規(guī)空腹樓蓋的實際應用配筋方式。

1 原理介紹

樓板在豎向荷載作用下，截面上既有由彎矩引起的正應力σ，又有剪切應力τ，但一般情況下，剪切應力對板的強度和變形為次要因素。非常規(guī)空腹樓蓋在設計配筋上可按照剛度等代原理等代為常規(guī)樓板進行設計。板樓板剛度等代原理可分為剪切剛度等代和抗彎剛度等代。樓蓋彎剛度的表達式為D=EI（E：材料彈性模量，I：截面慣性矩），故對于抗彎剛度等代只需要等代截面抗彎剛度相同即可。樓蓋剪切剛度表達式為C=GA（G：材料剪切模量，A：截面面積），故對于剪切剛度等代只需要面積相同即可。

2 等代計算

由于剪切應力對于樓板強度和變現(xiàn)為次要因素，一般情況下樓板不會出現(xiàn)抗剪破壞，對于剪切應力不滿足部位，可在板柱節(jié)點位置布置柱帽或在節(jié)點附近布置暗梁等形式以增加截面面積解決。而樓板設計主要是根據(jù)豎向荷載下的彎矩來計算配筋，對于空腹板架式無梁樓蓋，由于內(nèi)部肋梁分布規(guī)律，只需要取肋梁寬度樓板來進行剛度等代計算如圖2-a所示。先求出空腹板的截面形心，對截面型心求矩，根據(jù)I1=I2即可求出等代實體板厚度H2。對于9區(qū)格式無梁樓蓋由于內(nèi)部梁分布無規(guī)律，剛度等代時只算入上下兩層板如圖2-b所示。先求出空腹板的截面形心，對截面型心求矩，根據(jù)I1=I2即可求出等代實體板厚度H2。

圖2 抗彎剛度等代示意圖

3 受力分析

計算得到樓板等代厚度后，即可把非常規(guī)空腹板當成普通樓板在常規(guī)設計軟件中進行建模分析。常規(guī)的設計軟件如SLABCAD等軟件都可進行樓板內(nèi)力、配筋計算。本文以圖1所示樓板跨度為例，在軟件中建立模型，按實際設置材料屬性，并輸入樓板承受的恒、活荷載，在輸入恒載時要考慮因剛度等代造成的樓板厚度不同的影響。

軟件分析結(jié)束后，可以得到板的內(nèi)力分布以及樓板撓度情況。因空腹樓板的配筋不同于普通實體板，我們只能利用軟件分析出內(nèi)力，然后利用內(nèi)力人為進行配筋。樓板受力后在跨中為正彎矩，底部受拉，支座附近為負彎矩，頂部受拉；故在分析時我們需要提取樓板面部與底部的彎矩。在應用上通常樓板尺寸多為矩形，及在兩邊上尺寸不一，故對樓板的面部和底部彎矩需區(qū)分X向和Y向。本例中因樓板具有雙向?qū)ΨQ性，故截取了樓板1/4部分的力學分析結(jié)果如圖3所示。從分析結(jié)果可以看出板面負彎矩只有在支座附近才出現(xiàn)，板底正彎矩在跨中出現(xiàn)，這與樓板實際受力情況相符。

圖3 樓板彎矩（kN.m/m）

4 樓板配筋

通過分析，可得到的彎矩值即為空腹板在受力情況下的彎矩。知道彎矩即可利用混凝土配筋計算式對樓板進行配筋計算，配筋時還需結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范進行配筋。兩類空腹樓蓋的配筋構(gòu)造如圖4所示。空腹板架式無梁樓蓋內(nèi)部剪力健和小肋梁分布均勻，上層板的跨度不大只配置一層鋼筋；而9區(qū)格式無梁樓蓋上層板的跨度較大，在受力時區(qū)格中部會出現(xiàn)正彎矩，需配置兩層鋼筋。

圖4 配筋示意圖

5 結(jié)論

本文以空腹板架式無梁樓蓋和9區(qū)格式無梁樓蓋為例，討論了非常規(guī)空腹板配筋的方法及過程。非常規(guī)空腹板在工程應用上還沒廣泛使用，對于其配筋還未有成熟的專用軟件來設計，只能用現(xiàn)有設計軟件和力學分析來進行設計，在配筋上還需空腹板內(nèi)部構(gòu)造來考慮配筋構(gòu)造。以上配筋方法在實際應用上簡單易行，可結(jié)合常用的結(jié)構(gòu)設計軟進行整體建模，既不影響結(jié)構(gòu)整體分析，又可對空腹板配筋進行分析，可為空腹樓板設計配筋提供參考。