論大板結構的可行性

白 成 程

(陜西省現(xiàn)代建筑設計研究院，陜西 西安 710048)

論大板結構的可行性

白 成 程

(陜西省現(xiàn)代建筑設計研究院，陜西 西安 710048)

介紹了大板結構的含義及優(yōu)點，結合案例，對大板結構的承載力、彎矩、經(jīng)濟性等進行了分析計算，探討了大板結構在工程建筑中的可行性，通過計算結果指出大板結構的抗沖切、抗剪承載力巨大，強度、撓度、裂縫計算均滿足規(guī)范要求。

大板結構，梁結構，承載力，計算

在常規(guī)的結構設計中，樓板短跨尺寸一般在5 m以內(nèi)，當樓板短跨跨度大于5 m時，一般設計人員將加設次梁將樓板劃分為小板跨，大部分設計者不習慣在設計中出現(xiàn)板跨較大的樓板，這里我們稱板跨大于5 m的樓板為大板。大板結構在辦公樓、寫字樓、酒店等用途中具有功能劃分靈活，二次裝修簡單，使用凈高較大等優(yōu)點，下面通過計算分析大板結構的可行性。

1)通過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雙向樓板為例進行計算，混凝土標號取C25,按樓板抗沖切和抗剪計算樓板極限承載力。板厚為h=L0/40=8 100/40=202 mm，取200 mm，參考《建筑地基基礎設計規(guī)范》8.4.12-1條梁板式筏基底板受沖切承載力計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)的總荷載設計值，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,當樓板范圍內(nèi)為均布荷載時近似折算標準值為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《建筑地基基礎設計規(guī)范》8.4.12-3條梁板式筏基底板斜截面受剪承載力計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)的總荷載設計值，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,當樓板范圍內(nèi)為均布荷載時近似折算標準值為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支分別計算彎矩、配筋、撓度、裂縫，驗證大板結構的可行性。

以8.1 m×8.1 m雙向樓板為例進行計算(均按彈性板計算)，混凝土標號取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。撓度驗算:23.16

b.四邊與支座簡支：板厚取h=L0/35=8 100/35=231 mm，取230 mm?？缰?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。撓度驗算:58.13>fmax=40.40 mm,不滿足要求(可起拱處理)。裂縫驗算:0.30<[ωmax]=0.30 mm,滿足要求。

3)填充墻直接放置于板上時樓板受沖切承載力。

以100厚板、1 m長200 mm厚磚墻為例進行計算，混凝土標號取C25,按GB 50010—2010混凝土結構設計規(guī)范第6.5.1條計算：

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)樓面荷載下大板結構與跨中加次梁將大板劃分為小板格結構進行經(jīng)濟性比較。以3×3跨柱網(wǎng)8.1 m雙向樓板為例進行計算(均按彈性板計算)，混凝土標號取C25,取200 mm，恒載取5 kN/m3(不含自重)，活載取5 kN/m3。梁板經(jīng)濟性指標比較結果見表1。

表1 梁板經(jīng)濟性指標比較結果

從表1用鋼量和混凝土量來看，用鋼量大板結構比加次梁結構大6%，混凝土量大板結構比加次梁結構大25%，混凝土量大還會引起結構自重大，地震力大，基礎費用高等問題，但是大板結構具有模板費用低，施工進度快，裝修費用低，降低層高等優(yōu)點，從已完工工程綜合造價來看，大板更具優(yōu)勢。

本文雖然僅按8.1 m×8.1 m雙向樓板進行計算分析和經(jīng)濟比較，但其他跨度樓板計算結果大同小異。通過上面對大板結構計算分析可以看出，大板結構的抗沖切、抗剪承載力巨大，強度、撓度、裂縫計算均可滿足規(guī)范要求，在現(xiàn)代對功能劃分要求更加靈活的建筑中更能滿足業(yè)主的要求，設計時應密切結合規(guī)范，仔細計算分析，將設計做到最優(yōu)化。

[1] GB 50010—2010，混凝土結構設計規(guī)范[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規(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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