大跨度混凝土结构板在结构设计中的应用

大跨度混凝土结构板在结构设计中的应用

肖振杜

黔东南民族职业技术学院 556000

前言：大跨度混凝土结构板能满足用户对大开间的功能需求，在住宅、办公楼等需要大空间、高净空的建筑中应用广泛。因其跨度较大，为保证施工及正常使用安全，在设计中对其挠度、裂缝及配筋构造都应严格控制在国家规范规定的范围之内。

关键词：暗梁、挠度、裂缝

随着经济的飞速发展，物质基础得到了很大的提高，人们对居住条件、生活条件的追求也变得越来越高。不管是高层住宅，还是多层别墅，卧室、客厅这些位置人们越来越追求宽敞的大开间、高净空。如何实现这些大空间位置楼板不外露梁以保证净空和美观需求，是每一个结构设计者必须考虑并解决的问题。如果板跨中间采用传统方式设置梁来分割楼板，则必然影响功能区净空，同时为了满足使用上的美观要求，在装修时需通过增设吊顶来遮盖外露的梁，这对用户来说无疑增加了经济投入。因此在结构设计中相应的功能区我们一般直接采用不设梁的大跨度现浇混凝土楼板来实现。下面以凯里莲花小区A4栋住宅为例来说明。

凯里莲花小区A4栋总建筑面积710.37㎡，共三层，层高3.3米，属于多层住宅建筑，结构形式采用异形柱框架混凝土结构。其中4-6轴至4-7轴交4-E轴至4-F功能为卧室，板跨度尺寸为6000mm*4200mm，属于大跨度结构板。考虑使用功能及用户对净空的要求（净空不小于3米），此位置楼板中间未设置次梁。第三层建筑平面布置如附图一。为保证结构施工及正常使用安全，在结构设计过程中，应从以下几方面进行综合设计考虑。

附图一

1. 分析计算

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），跨度不大的各种双向板混凝土结构板一般按弹性分析方法计算，PKPM电算结果如附图二：

附图二

采用有限元分析计算时，PKPM电算结果如附图三：

附图三（数值单位为：cm*cm/m）

通过两种方法计算结果相比较，对于大跨度混凝土结构板在分析计算时，应采用有限元分析方法计算，计算结果更符合实际，更偏于安全。

2. 挠度、裂缝控制

在住宅建筑混凝土结构楼板设计中，板的挠度和裂缝一般按正常使用极限状态来进行验算。因此其挠度和裂缝应满足《混凝土结构设计规范》（第3.4.3、3.4.5条）规定。前文所述楼板尺寸：6m*4.2m，为双向板，L₀取短跨方向长度4.2m，其挠度限值L₀/200=21；此处楼板所处环境类别为一类，裂缝等级控制等级为三级，最大裂缝限值0.3mm。采用有限元分析和弹性分析两种方法计算，在荷载组合工况下，楼板挠度及裂缝均满足规范要求，挠度和裂缝电算结果分别如附图四、附图五。

附图四

附图五

3. 板跨内暗梁的设置及构造要求

板内暗梁的位置完全隐蔽在板内，从外部看不会显现结构梁，故称作为暗梁。在PKPM 程序计算时，无论是暗梁还是虚梁都会被当成板的支座，实际上板跨内暗梁的刚度较小，达不到作为板支座的要求，计算结果偏于不安全，因此在计算时不能在PKPM构件定义中直接定义暗梁，而只能作为板的一种构造加强措施。为方便施工暗梁厚度一般取150mm以上，结合经验，板跨内暗梁厚度取150mm，亦即板厚取150mm，暗梁沿X、Y双向各设置两道，间距：X方向2米，Y方向1.6米，截面为500*150mm。根据板有限元分析计算结构，板配筋为φ10@200双层双向，虽然板中暗梁与周围板变形基本一致，刚度也相差不大，但混凝土结构板开裂进入塑性阶段后，经过内力重分布，此时暗梁就成为板结构的安全储备，若暗梁上部和下部钢筋按板配筋设置则相对偏小，虽板中暗梁不属于真正意义上的结构梁，但配置钢筋时建议按梁最小配筋率进行构造配筋，故暗梁顶面配5根直径为12mm的三级钢，暗梁底部钢筋不应小于上部钢筋面积的50%，配5根直径为10mm的三级钢即可，暗梁纵向钢筋伸入四周框架梁支座内的构造要求按平法16G施作。箍筋采用四肢箍，直径不小于8mm，间距不大于300mm。

4. 施工要求

大跨度混凝土结构现浇板因板中间未设置次梁，故相较于次梁―板结构，在施工过程中相对简单，但也应注意相关一些问题，以免造成安全问题。

1. 要保证板及板中暗梁钢筋在周边框架梁支座内的锚固长度，暗梁内箍筋间距应符合设计要求。

2. 当板和暗梁纵筋不能整根贯通时，宜采用机械连接或焊接连接。

3. 为控制板的最大挠度和板底裂缝，在施工时应起拱，为保证空间效果，起拱值也不宜太大，一般取跨度L₀（双向板按短边尺寸）的2‰∽4‰ 。

4. 由于大跨度混凝土现浇板自重较大，支模时应充分考虑模板的整体刚度和强度，以免在混凝土浇筑过程中出现安全事故。

5. 大跨度混凝土现浇板在浇筑完成后应及时进行养护，防止出现温度裂缝，影响混凝土质量和使用。

5. 结语

跨度不是特别大的大跨度混凝土结构板因其解决了在一些特定

空间内既保证净空又实现经济美观的问题，另外在现在技术条件下其设计也相对简单，因此在建筑中得到广泛应用，尤其是住宅建筑。但并不是所有大跨度结构都需采用大跨度现浇板，如何选择还需根据具体工程情况来确定。

参考文献

［1］ 中华人民共和国标注. 混凝土结构设计规范（GB50010-2010） 北京：中国建筑工业出版社 2015

［2］ 中华人民共和国标注. 建筑抗震设计规范（GB50011-2010） 北京：中国建筑工业出版社 2016