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1、高强薄壁管及现浇砼空心楼盖设计原理深圳市星百胜建筑科技开发有限公司空心无梁楼盖体系设计原理 深圳市星百胜建筑科技开发有限公司持有的专利技术空心无梁楼盖进行了大量的材料试验、结构试验和工程实践，并结合近年来积累的工程设计、施工经验，广泛征询有关单位和专家意见，特编制本技术资料。一、空心无梁楼盖设计及施工简介：现浇空心无梁楼盖应归类于现浇空心平板之中，是采用与混凝土紧密结合的高强复合薄壁管现浇成型的空心平板，空心无梁楼盖是集新技术、新材料及新施工方法于一身的高新技术产物之一。高强复合薄管是一根一定长度两端封闭、壁厚35mm的高强空心管。与混凝土共同工作具有优良的特性。施工时薄壁管沿一个方向布置，管
2、与管之间对接且留有一定长度的肋，其施工构造如下图：批准审核本技术资料涉及星百胜公司专利技术或技术秘密，参阅者必须严格遵守星百胜公司保密制度，不得用于商业行为。校对专业结构设计、制图设计阶段深圳市星百胜建筑科技开发有限公司图名：空心楼板技术资料（一）日期2000年12月页次1设计计算方面，空心无梁楼盖体系按照“空间等代框架”的原则进行计算，柱与柱之间布置暗梁，通过现浇实心暗梁与现浇空心楼盖上下翼缘紧密接合形成加强的扁框架梁。空心开梁楼盖沿顺管方向为“工”字形截面，有可靠的传力保证。在垂直管方向楼板内配置了肋间钢筋可形成空间桁架的传力构件，垂直管方向最薄弱处仅存在上下翼缘，为了保证上下翼缘共同工作
3、且在垂直管方向有可靠的传力途径，必须采取相应措施提高楼板的整体性，所以空心管的排放为一根根对接，中间留肋以增强楼板整体性，使楼板形成明显的双向受力特性。二、空心无梁楼盖抗力侧力设计：采用空心无梁楼盖结构体系的工程由于其自重轻，板厚h很大，建筑物抗侧移刚度也较大，采用空心无梁楼盖的建筑工程具有较好的抗震性能，空心无梁楼板不同于普通有梁楼板体系中的楼板，普通有梁楼板体系中的楼板参与抵抗水平地震作用是通过调整梁刚度放大系数考虑，在设计计算和构造措施方面楼板本身是不做抗震设计的，仅考虑承担垂直荷截，其内力可通过静力计算手册查得，而空心无梁楼盖由于板厚h很大，它本身可直接参与抵抗水平地震作用，通过暗梁和
4、现浇的空心楼盖形成加强的扁框架梁。批准审核本技术资料涉及星百胜公司专利技术或技术秘密，参阅者必须严格遵守星百胜公司保密制度，不得用于商业行为。校对专业结构设计、制图设计阶段深圳市星百胜建筑科技开发有限公司图名：空心楼板技术资料（一）日期2000年12月页次2楼板其本身在靠近柱和暗梁的一定范围内是框架梁的一部分，此范围内的楼板具有框架梁的受力特性，应满足框架梁的受力要求。柱与柱之间形成加强的扁框架梁自身有足够的刚度传递水平地震力，关键在于板柱节点处如何进行“强柱弱梁 强剪弱弯”的延性设计，保证水平地震力可靠传递。楼板与柱联结点如下图所示：批准审核本技术资料涉及星百胜公司专利技术或技术秘密，参阅者
5、必须严格遵守星百胜公司保密制度，不得用于商业行为。校对专业结构设计、制图设计阶段深圳市星百胜建筑科技开发有限公司图名：空心楼板技术资料（一）日期2000年12月页次3以Y方向框架梁与柱联结为例：Y方向的“工”字形框架梁上的弯距一部分通过柱宽范围内的暗梁直接传递给柱，柱宽范围外的等代框架梁的弯矩先传至X方向的框架梁上，在X方向框架梁上（Y方向框架梁的宽度范围内）产生一个等同梁端弯矩的扭矩，通过此扭矩Y方向框架梁的内力可有效传递给柱采用空心无梁楼盖体系必须考虑柱周围实心暗梁内抗扭承载力，通过计算后在实心暗梁内配置相应的抗扭箍筋和纵筋，就能够保证水平力有效传递，相应板柱节点构造大样见附图。从抗震构造
6、设计方面考虑，空心无梁楼盖体系尚应归入扁框架梁体系中，柱与柱之间由实心暗梁与楼板上下翼缘对实心暗梁形成大“工”字形的等代框架梁实际上是一个空心楼盖上下翼缘对实心暗梁形成加强约束的扁框架梁。它的受力状态介于普通梁柱结构和平板结构之间，其板厚的要求不受扁框架梁的限制，但应比平板结构的板厚要求高，通常空心无梁楼盖结构的板厚取长边尺寸的1/251/30。建筑物的总抗侧移刚度包括水平构件与竖向构件两部分的刚度贡献。在水平地震荷载作用下，楼板与柱子共同工作的范围是有限的，愈接近柱子的楼板转动越大，愈远的地方转动逐渐减小，柱与柱之间存在多少刚度相当于框架梁？这涉及到等代框架的取值。批准审核本技术资料涉及星百
7、胜公司专利技术或技术秘密，参阅者必须严格遵守星百胜公司保密制度，不得用于商业行为。校对专业结构设计、制图设计阶段深圳市星百胜建筑科技开发有限公司图名：空心楼板技术资料（一）日期2000年12月页次4参照钢筋混凝土升板结构技术规程其板厚取长边尺寸的1/35，其等代框架的取值如下：by=1/2(lx+bcc) 取较小值by=3/4ly经大量的工程实践和试验表明，空心无梁楼盖其等代框架的取值为每边1/6L1/4L的范围。空心无梁楼盖的板厚取值很大，且自重比实心平板轻，其等代框架的影响范围应比实心平板宽，按每边1/6L1/4L范围取等代框架有较大的安全储备。采用空心无梁楼盖体系的工程从设计计算方面分析
8、，其具有明显的延性框架的受力特征，符合抗震设计“强柱弱梁”的要求，建筑物的抗震设计总的来说刚度越大越有利于抗震，但刚度越大地震力也随之增大，建筑物刚度超过一定程度对抗震反而不利，而且浪费资源。空心无梁楼盖体系的抗震设计首先应满足抗震计算的要求，应符合建筑抗震设计规范的有关规定，从抗震构造设计方面考虑应注意板柱节点的构造处理，此外应适当增加剪力墙和柱子竖向构件的配筋率，即按照普通钢筋混凝土结构确定的抗震等级提高一度设防，且应满足同一节点上下柱端正截面抗弯承载力的总和大于左右梁端正截抗弯承载力的总和，符合抗震设计规范第6.6.2条公式的要求。批准审核本技术资料涉及星百胜公司专利技术或技术秘密，参阅
9、者必须严格遵守星百胜公司保密制度，不得用于商业行为。校对专业结构设计、制图设计阶段深圳市星百胜建筑科技开发有限公司图名：空心楼板技术资料（一）日期2000年12月页次5三、空心无梁楼盖单向受力设计：根据工程实际情况，现浇空心楼板分单向受力和双向受力两种情况进行设计，单向受力设计通常适用于以下三种情况：1）板跨度很大，按双向受力计算时暗梁受力太大，采用单向板受力模式，可大幅度减少暗梁上的荷载。如工业厂房的平面，纵向柱距较小，横向柱距很大，如按常规结构的导荷方式，暗梁受力很大，难以计算下来，如采用空心楼板导荷方式，楼板荷载可由空心楼板直接传至纵向短跨度的梁上，其导荷模式如下图所示：计算时柱与柱之间
10、按图中所示阴影范围宽度等代框架梁输入计算，楼板的导荷方式改为单向布置次梁，把荷载传至纵向短柱距的边梁上，这样一来，横向柱与柱之间的暗梁受力减少小了，主要起拉结作用，传递水平地震力。暗梁的配筋应按等代框架的原则计算，每侧1/6L1/4L取等代框架梁，通过整体分析后可得出等代梁的配筋。此配筋按一排布筋的原则，选择合适的实心暗梁的宽度布置于内，此等代框架梁对房屋的抗侧移刚度有直接的影响，计算出建筑物的位移和地震力等参数符合实际受力状态。批准审核本技术资料涉及星百胜公司专利技术或技术秘密，参阅者必须严格遵守星百胜公司保密制度，不得用于商业行为。校对专业结构设计、制图设计阶段深圳市星百胜建筑科技开发有限
11、公司图名：空心楼板技术资料（一）日期2000年12月页次62）建筑平面布置中板区格的长短边之比大于2且布管方向与短边平行及楼板内开较大洞口的情况可按单向受力计算。楼板的长短之比大于2且布管方向与短边平行时其非主导受力方向的受力很小，可忽略垂直管方向的受力。楼板内开较大洞口时也难以形成双向受力特性，当洞口别字长长超过1.5m时，楼板须考虑单向受力，单向受力布置如下图所示：3）建筑物XY方向平面刚度相差悬殊，从抗震概念设计出发楼板截面刚度大的方向应沿建筑物总抗侧移刚度小的方向布置，但对单块楼板而言，其布管方向又沿短向布管，对于单块楼板而言，截面刚度大的方向又是楼板平面线刚度大的方向，其另一个方向（
12、即垂直管方向受力）的受力将减少很多，这种情况下也考虑单向受力，下图所示平面布置考虑为单向受力：批准审核本技术资料涉及星百胜公司专利技术或技术秘密，参阅者必须严格遵守星百胜公司保密制度，不得用于商业行为。校对专业结构设计、制图设计阶段深圳市星百胜建筑科技开发有限公司图名：空心楼板技术资料（一）日期2000年12月页次7四、空心无梁楼盖双向受力设计：现浇空心楼板双向受力适应范围非常广泛，大多数建筑工程均适用双向受力设计。通常楼板区格的长边与短边之比小于2，通过力学计算和合理的构造设计可使现浇楼板形成明显的双向受力特性。到目前为止，双向受力设计，已应用于大市场、高层综合楼、大跨度展厅、停车场等各类工
13、业与民用建筑工程中，取得了良好的社会效益和经济效益。空心无梁楼盖与实心楼板相比，既有一些自身的特点又有共同之处，从受力计算的材质假定方面考虑，空心无梁楼盖是非匀质的，两方向的刚度不同，其两方向的受力情况也有区别，而实心混凝土的材质假定为匀质材料，具有各向同性的受力特点。从受力计算方面它们有共同的特点，就是楼板各方向先产生变形，再各方向变形协调一致，再产生楼板的边界内力。现以常规结构6m8m的柱网为例来导出楼板的计算假定：6m8m柱网的结构平面布置如下图所示：批准审核本技术资料涉及星百胜公司专利技术或技术秘密，参阅者必须严格遵守星百胜公司保密制度，不得用于商业行为。校对专业结构设计、制图设计阶段
14、深圳市星百胜建筑科技开发有限公司图名：空心楼板技术资料（一）日期2000年12月页次8 如果按以往平面导荷计算模式，容易让人产生误解，即250600为一级次梁，250400为二级次梁，C、D两承力很小，AB梁为主导受力方向。而实际受力情况并非如此，经精确计算，CD梁在E点的位移要比AB梁小。两根梁在E点的变形终须协调一致，实际情况此两根梁没有主次梁之分，互相支承，AB CD梁刚度的变化势必导致四边荷载分配的变化。空心无梁楼盖双向受力设计也是根据楼板两方向刚度的不同而最终变形协调一致的原理作出计算假定。空心无梁楼盖的计算分为两部分，一是柱与柱之间等代框架梁的计算，此等代框架梁权考虑实心暗梁与空心楼板上下翼缘形成的工字形等代梁，不考虑空心板中的肋，按最小刚度参与模框架整体分析，其计算结果是偏于安全的。二是楼板本身的计算为跨中板带按等刚度的原则简化为交叉梁结构计算，此计算假定符合楼板平面内线刚度变化的实际情况，而且次梁是经集中荷载向四周传递，具有一定的安全储备，跨中交叉次梁的间距通常取34m左右，次梁根数及宽度取法见后。批准审核本技术资料涉及星百胜公司专利技术或技术秘密，参阅者必须严格遵守星百胜公司保密制度，不得用于商业行为。
