浙江东华规划建筑园林设计有限公司浙江省杭州市310014
摘要：随着社会的不断发展，我国高层建筑的数量越来越多，而现浇混凝土空心楼盖施工工艺受到广泛应用，有利于提升现浇混凝土结构的施工水平，促进顶部结构强度的提升，保证工程施工效果。文章归纳总结了混凝土空心楼盖的优越性及常用的设计方法
关键词：现浇混凝土；空心楼盖；设计方法
1概述
1.1现浇混凝土空心楼盖体系简述
现浇混凝土空心楼盖体系整合了实心无梁楼盖和密肋楼盖的优点，在混凝土板中依照一定的规则预埋高强分子薄壁内模构件，促进空心楼板定形，将空心楼盖与框架柱、竖向剪力墙等构件连为一体，形成实心扁梁的空心楼板形式。我国现浇混凝土空心楼盖应用迅速且不断成熟，通常采用环保、轻质的空心无梁楼盖填充构件，极大地减轻了现浇混凝土空心楼盖的自重，降低了现浇混凝土空心楼盖施工难度。
1.2设计方面优越性
现浇混凝土空心楼盖技术在施工中的应用具有设计的优越性，有利于提升各方面工艺技术的应用水平，促进建筑工程施工建设工作的合理实施。例如：某工程在设计工作中，箱体结构规格为50cm×50cm，相互之间设计了15cm宽度的肋梁结构。此类设计方式可以减轻空心楼盖的自重，降低基础负荷，预防梁柱受到高荷载的影响出现质量问题，在一定程度上还能节省混凝土材料、模板材料与钢筋材料的使用量，降低施工成本。与传统的梁板结构设计方式相较，此类方法在应用中可完善设计性能，具有经济性优势。可见现浇混凝土空心楼盖设计具有一定的优越性，施工企业应予以重视，将其合理使用在工程设计中。
2现浇混凝土空心楼盖设计方法
2.1等代框架法
对于不满足直接设计法限制条件的承受竖向均布荷载的柱支承板带和承受水平荷载、地震作用的柱支撑楼盖，可采用等代框架法进行内力分析。在竖向荷载作用下，每个计算方向的等代框架计算模型取以柱轴线为中心连续的框架，等代框架由连续梁和多个柱组成。等代框架梁的宽度为柱轴线两侧格板中心线的距离，与上述直接计算法计算板带相同，计算板带区域内的梁包括在等代框架梁内，框架梁刚度的取法与拟梁法相同，每层楼盖及其相连柱可单独进行分析，并假定柱与上、下层的楼盖固接。
2.2拟梁法
拟梁法是忽略了拟梁之间剪切和扭转影响的简化计算方法。对承受竖向均布荷载的多区格柱支承板楼盖采用拟梁法进行分析时，应根据楼盖的具体情况，选取包括边区格在内的多个区格，在楼盖平面范围内统一布置拟梁，并取拟梁为连续梁进行分析。每区格拟梁的数量应根据楼盖形式、区格板的跨度和计算要求确定，同一方向上不宜少于5个。拟梁的选取原则为“等刚度”，即拟梁的抗弯刚度应取拟梁所代表的楼盖宽度范围内各部分的抗弯刚度之和。理论和试验研究表明，当内膜为筒芯时，空心楼板两个方向的弹性刚度差异不宜超过10%。
2.3拟板法
拟板法是指将周边刚性支承板楼盖等代成各向同性板，或者正交各向异性板进行内力分析的简化分析方法。适用于现浇混凝土空心楼板肋间距宜小于2倍板厚的周边刚性支承的现浇空心楼板。
2.4经验系数法
经验系数法参考了美国ACI318规范中的相关规定，并通过实验分析和工程实践经验得到的，因此，这种方法也称为直接设计法。当柱支承空心楼盖采用经验系数法计算时，其在竖向均布荷载作用下分析内力时，必须满足以下几个条件：①空心楼盖的连续跨数在纵横两个轴向超过三个；②任一方向上的相邻板块的跨度差值应当小于相邻较长边净跨的三分之一；③空心楼盖在设计时的永久荷载与可变荷载的标准值之比要小于0.5；④同一个方向上相邻两柱子的中心线的偏差应控制在该方向跨度的十分之一范围内；⑤当空心楼盖为矩形板时，其长边尺寸与短边尺寸之比应不大于2；⑥空心楼板应当在两个方向分别计算，并应将所有的竖向荷载荷载全部考虑进来[4]。按照此方法计算得到的总弯矩设计值应注意以下几点：①板带的中间内跨的正弯矩设计值取总弯矩的35%，负弯矩设计值取总弯矩的65%；②在板跨的内支座进行截面设计时，其负弯矩值应当取支座相邻两侧的较大负弯矩值，否则应根据相邻构件的刚度大小把不平衡部分的弯矩按照进行二次分配；③在对空心楼盖的边梁进行设计时，应考虑边支座负弯矩产生的扭转效应，这种分析方法更加符合构件的受力状态。
2.5空心楼盖计算软件的选择
目前市场上广泛应用于空心楼盖的有限元空间计算软件主要有YJK软件、STＲAT软件、广厦结构。根据笔者的使用体会，对以上3个软件在空心楼盖的设计应用特点进行简要概括分析如下：（1）YJK软件的操作与常用的设计软件PKPM接近，具有上手快的明显优势。提供板式和肋梁式两种施工图表达方式，对柱帽能进行简单模块化处理，并能进行冲切计算。该软件对于空心楼盖的结构设计问题，能做到比较简单的处理，具有极大的优势。软件操作中，可根据空心楼盖的布置类型，采用暗梁或虚梁模式处理空心楼盖中框架梁的设置问题，但应注意虚梁和暗梁在模型中的处理方式不同：虚梁仅起划分房间或板块的作用，暗梁会作为一维线单元参与整体结构刚度和承载力计算。（2）STＲAT软件是较早就能进行空心楼盖分析的通用有限元软件。该软件在空心楼盖的计算和处理方面，内核和计算精度都非常理想，在操作中，可按实际暗梁宽度在柱跨上布置暗梁。该软件会将暗梁自动转换为板超元，同空心板超元一同计算。在此种处理模式下，按梁单元输入暗梁还是按板单元输入暗梁，计算结果一致，不会引起梁板重复计算，刚度叠加失真。该软件也提供了板式和肋梁式两种施工图表达方式。提供了对柱帽的冲切和加密处理算法。但是，该软件在建模时的处理略显复杂，便利性不足。
结语
随着更多空心楼盖设计软件的不断推广，设计院结构工程师在空心楼盖设计方面的能力会得到提高，在适合的跨度和荷载情况下，设计院的结构工程师选择空心楼盖这样一种安全经济的结构体系会逐渐成为一种趋势。
参考文献：
[1]喻敏.现浇混凝土空心楼盖应用分析[J].住宅科技2010（3）：30-40.
[2]蒋子越.现浇混凝土空心板的优化设计与分析[D].天津城市建设学院硕士学位论文，2012.