按新舊規(guī)范計算現(xiàn)澆混凝土空心板的對比分析

齊 岳，趙文軍

(黑龍江大學 建筑工程學院，哈爾濱 150080)

按新舊規(guī)范計算現(xiàn)澆混凝土空心板的對比分析

齊 岳，趙文軍

(黑龍江大學 建筑工程學院，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，受到工程界的普遍關(guān)注，在工程中的應(yīng)用越來越多。在新版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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，對受彎構(gòu)件撓度和裂縫的計算進行了修改。按照原規(guī)范和新規(guī)范對現(xiàn)澆混凝土空心板進行設(shè)計將有所不同，結(jié)合工程實例，按照原規(guī)范和新規(guī)范分別對現(xiàn)澆混凝土空心板進行了計算，并對計算結(jié)果進行了對比分析。可供設(shè)計建造同類工程時參考。

混凝土空心板；內(nèi)力計算；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，現(xiàn)澆混凝土空心板在工程中的應(yīng)用越來越多，而且在新版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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?？梢姡F(xiàn)澆混凝土空心板的研究和應(yīng)用已經(jīng)成熟，已被納入到我國的設(shè)計規(guī)范中。

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

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度等級為C30，受力縱筋采用HRB335級鋼筋。

圖2 截面形式Fig.2 Sectional drawing

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

2.2 荷載匯集

永久荷載標準值g=4.15(樓板自重)+3(附加恒荷)=7.15 kN/mm2，可變荷載標準值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，荷載標準組合值Qk=7.15+3.5=10.65 kN/m2，荷載準永久組合值：Qq=7.15+3.5×0.5=8.9 kN/m2。

2.3 彎矩計算

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

(1)

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

按式(1)進行計算，得到該雙向板短跨方向彎矩設(shè)計值Mx=43.851 kN·m；長跨方向彎矩設(shè)計值My=15.383 kN·m。

3 按文獻[6]計算分析

3.1 配筋計算

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

3.2 撓度驗算

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

1.128×1013

1.128×1013=6.147×1012

根據(jù)長期剛度、荷載標準組合值及板的跨度等，計算出該現(xiàn)澆混凝土空心板的最大撓度fmax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 裂縫驗算

文獻[6]規(guī)定：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)標準組合并考慮長期作用影響計算時，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[5]計算分析

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

4.1 撓度驗算

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

1.117×1013

根據(jù)長期剛度、荷載準永久組合值及板的跨度等，計算出該現(xiàn)澆混凝土空心板的最大撓度fmax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 裂縫驗算

文獻[5]規(guī)定：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載準永久組合并考慮長期作用影響計算時，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)范在承載力計算方面沒有改變，但在撓度驗算和裂縫驗算方面有所改動。新規(guī)范規(guī)定：在撓度和裂縫計算時應(yīng)使用荷載準永久組合值，而舊規(guī)范規(guī)定使用荷載標準組合值，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)范計算的撓度和裂縫值均小于舊規(guī)范計算值，說明舊規(guī)范對撓度和裂縫的計算偏于保守，新規(guī)范對此進行了修

改，使得計算結(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)計與應(yīng)用[D].廣州：華南理工大學，2011.

[3]談一評，潘旭洋.空心樓蓋與實心樓板在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的比較分析[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)計規(guī)范[S].

[6]GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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[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

中國博士后基金資助項目(20110491078)；黑龍江大學青年科學基金項目(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