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1、第! !卷 第“期建筑结构 # $ $ !年“月 空心无梁楼盖在某高层综合楼中的应用与思考 谭大白 （湖南省电力设计院长沙% / 81 + 350 5 + 2 2 + * 4 7 + 3 / 8 1 2 5 , 4 . 2 5 , / 0 , 3 6 7 , 6 3 / ? ) / 2 5 , / 3 5 0 5; / *, / 7 ; 9 6 /* 5 0 5 8 + . , / 8 9 ;+ 3 8 / 3 , + 0 5 A / , / 7 + ; 0 6 5 , , / + 2 2 + * 4 7 + 3 / 8 1 2 5 , 4 . 2 5 , / 9 0; + , 5 ;, /0
2、 2 5 = 4 = / 5 / 9 / 3 5 . . 2 9 7 5 , 9 + ;+ 1 + 2 2 + * 4 7 + 3 / 8 1 2 5 , 4 . 2 5 , / 0 , 3 6 7 , 6 3 /，0 + + 2 2 + * 4 7 + 3 / 8 1 2 5 , 4 . 2 5 , /；1 2 6 0 = / 5 ；7 + 2 6 ;0 , 3 9 .D + ; /； 9 8 8 2 / 0 , 3 9 .D + ; / 图&主楼楼层平面图 一、 简介 某综合楼建筑面积近! %$ $ $ #。 建筑底层平面尺 寸! E F G H% # F E ， 南 北 略 长， 标 准
3、 柱 网 为“ F % H F ( ， 芯筒& “ F ! （#H“ F %I& F (）H F “ ， 主楼平面尺 寸! # F % H! $ F ! （图&） 。底部%层， 层&高为( F & ， 层#!%均为% F “ ， 层(!E为公寓或写字楼， 层& $起 为单位办公用房， 顶层设大会堂。 大楼原设计各层楼盖均为普通钢筋混凝土肋形楼 盖， 柱上主梁! ( $HG $ $，“田” 字形次梁# ( $H( $ $， 标准 层层高! F % 。施工初期建设方提出修改意见， 以空心 无梁板式楼盖取代， 板厚一般楼层为! $ $ ， 局部重 载房间加厚为! ( $ （印制室） ， % $ $
4、（档案室） ， 标 准层层高减为! F # 。除已施工的下部%层仍按原设 计外， 屋顶由于设备荷载大及设置了& ( 跨的会堂， 亦保留了经加强改进后的原肋形结构。经此修改， 在 原# #层的基础上加添了&层即达到# !层， 而且顶层 标高还降低了$ F % ， 同时增加建筑面积& $ $ #。 二、 楼盖方案 大楼在方案阶段， 建设方认识到对于高层建筑楼 盖重点在于解决 “减重” 和 “降高” 两大问题， 而一般高 层建筑楼盖自重约为总重的% $J左右， 在确定楼盖形 式时， 受建筑平面与结构的形式的影响很大。给出深 圳国贸中心大厦楼板部分方案比较， 供参考， 见表&。 深圳国贸中心大厦楼板方
5、案比较 ) 表* 楼板方案现浇平板 现浇扁梁 加平板 现浇密肋 楼板 预制预应 力空心板 预制预应 力双)板 截面尺寸 （） 及构造 板厚! & $ 内端铰接 外端刚接 梁高% ( $ 梁距! ( $ 梁内铰外刚接 肋高% $ $ 肋距 ( $ 内外均铰接 板厚# ( $ 另浇面层( $ 内外均铰接 全高! ( $ 另浇面层( $ 内外均铰接 混凝土折算厚度 （） ! & $& (& # “& G & G $ 用钢量 （ K : #） ! G# #& E F G& & F ! 由表&可见， 现浇密肋楼板的技术经济指标最好， 自重最轻， 楼层结构厚度相对小 （相对预制件、 扁梁平 板） ， 为现
6、浇施工， 整体性好， 适于高层超高层建筑。 三、 本工程空心无梁楼盖方案主要特点 （&） 全楼为等厚平板 （一般! $ $ ） ， 无柱帽， 由于 芯筒偏置， 芯筒在东、 北、 西三向为单跨板， 南向为多跨 板 （南北两跨， 东西四跨） ， “ F % H F ( 柱网上纵横向 设实心、 与板等厚的暗梁 （截面为“ $ $H! $ $） ， 配筋无 柱上板带、 跨中板带之别， 大梁钢筋完全集中在扁梁内 （图#） 。 （#） 暗梁区格之间用!# $ $预制一次性L M N管， 同 时现浇出多孔板， 管间最小净距( $ ， 加通长焊接钢 $ 筋网及上、 下附加筋， 垂直孔道方向除支座上有邻跨伸 过
7、来的附加筋外， 均为构造架立筋， 如此在板中顺管向 下部配筋， 折合每米宽! “ # $ % & ( （! (! “! ()“#“$） ， 垂直 方向仅( # * ! & ( （# “%!( + +） 。 上述构造不分柱网长短边比， 实际上是按单向受 力考虑。而对于南侧双向多跨， 设计者为避免相邻板 间暗梁传力不均， 空心管交互呈, + -放置。这种方式对 正方形柱网或长短边相关不大的情况尚可， 但对长短 边比较大如层*“,裙房的* # ! ./ # ( 及* # ! . % # “ 边跨， 出现了布管与主筋顺长边放置现象。 四、 材料用量指标对照 现工程已投入使用， 有肋形楼盖和空心无梁楼盖
8、 两套平行的施工图纸， 有条件进行材料消耗指标的对 比统计。 选取标准楼层、 标准柱网% # “ ./ # * 为一个统 计单元， 以柱轴线分界， 对两套图纸 （图(， 0） 的代表性 构件分别进行材料计算， 结果如表(所示。 五、 对本工程空心无梁楼盖结构方案的一点看法 无梁楼盖以其特有的性能优势， 廿世纪初在美、 苏 率先使用， 旋即在世界推广。美苏两国对其设计计算 构造进行了广泛研究和实验测试， 基本奠定了一套实 图(空心无梁楼盖 图0肋梁楼盖 施工图阶段材料消耗指标比较表! 项目空心无梁楼盖#肋形楼盖$ #$（1） 混 凝 土 钢 筋 板 （)次梁）（0） % # % “ !） / #
9、 % (! ! 0 主梁 （0） 0 # % ( # / %! 0 / # “ 总量 （0） ! ( # $ $! + # $ +! ! , # “ 折算厚度 （） ( + ! $ % # 0! ! , # “ 板 （)次梁）（ 2 3 ） !$ “ +!+ + , # (! $ ( # * 主梁 （ 2 3 ） !( + 0 # 0, “ ( # %! ( / # $ 总量 （ 2 3 ） (% “ 0 # 0!, * (! “ * # $ 含钢量 （ 2 3 (） “ * # ! 00 ! “ * # $ 注： !） 随布管方向不同， 梁间空心板混凝土量略有差别， 按图(， 混凝土量为%
10、# , $ 0。 用的设计计算方法， 即 “经验系数法” 和 “等代框架法” 。 我国的规范 $，/虽进行了进一步细化， 文 “ 亦有所发 展， 但均系同一渊源， 即存在 “柱上板带” 、“跨中板带” 的 概念。不同于单向平板， 在双向多跨情况下， 空间等厚 平板 （特别是无柱帽时） 受荷工作性状有别于肋形楼盖 “板4次梁4主梁” 的传力体系， 而是整板共同工作， 柱网 上的实心等厚宽扁 “暗梁” 单独起不到肋形楼盖主梁的 作用。在文 ! 的大跨度板跨中正向十字 “加强带亦即 暗梁” 之设置， 尽管梁 （带） 宽为* + +（板厚的( # / %倍） ， 配 筋率( # $ % 1， 却仅使大
11、跨度板挠度减小! * 1左右。由 此可以推理* + + . ! % +的实心暗梁对厚! % +、 平面净空尺 寸% # , . % # , 的板起不了类似 “次梁” 的作用。 分析本工程的空心无梁楼盖， 从配筋构造和空心 管布置方法上看， 实际上仍是肋形楼盖的思路， 根据有 以下两点： （!） 柱轴线上配筋完全集中在宽% + +的暗梁内， 而 不是分布在一定宽度的 “柱与板带” 内。 （(） 区格间的空心板配筋如上所述， 两向相差极 大： 顺管向合! “ # $ % & ( ， 垂直管向仅( # * ! & ( ， 实 际是单向加筋， 而且在同一楼层平面上不论柱网长短、 边长比大小， 按统一方
12、式一横一竖地安排下去， 以至出 现板内受力主筋沿大跨度方向布置的现象， 即视暗梁 为主梁， 主观地来分配板与荷载的传递方向。 试按 匀 质 体 对 比 空 心 板 的 刚 度 （见 图“，!5 ( + + ） 。取单元宽度， 将其用等惯性矩公式折算为工 形截面 “65%!$( 05! % ! # “ ，#6$5 0!(5! / 0 # ( 图“（7） 中 $5! ! (.( *.0 + 08! ! (.! % # ! “.! / # 0 ( 0 5“ %0 , $ & “ 图“（&） 中 $5! ! (.( *. （0 + 08! / # 0 (0） 5“ *“ ( * # $ & “ !/
13、截面惯性矩比， 实心!顺孔向!横孔向“# ! $ % & ! $ % & #， 而顺孔向!横孔向“# ! $ % ( )。 图)空心板折算为工形截面 笔者认为， 出于工艺要求空心管只能单向布置， 但 垂直管孔方向的平板， 由于有焊接网片加筋的最小厚 度为* $ +的混凝土格构全长连续固接， 构成类似 “空 腹桁架” 的空心板， 同样具有承载能力， 因此理应考虑 柱间区格板双向工作的功能， 这样自然会减少总的配 筋量， 这也可以解释为什么本工程较之原设计肋形楼 盖 “板” 配筋多出 , % *-， 整个配筋多出) * % -。因为 明明是双向板却按单向板配筋， 忽略了另一个方向的 作用， 明明是
14、无梁楼盖却按肋形楼盖设计， 忽略了柱上 板带和跨中板带的空间效应。对此还可引照文 ) ， # 两工程实例。文 ) 北京木樨园商城是采用 “变厚 度板柱结构” 在加强柱上板带按无梁楼盖等代框架进 行设计的， 耗钢量为, ( % ) . /+ ,； 文 # 蛇口招商购物 中心按柱上宽扁主梁、 梁间大跨双向配筋板 （并设加强 带） 的肋形楼盖模式设计， 耗钢量达 , % ) # . /+ ,。当 然二者荷载接近而柱网大小不同， 分别为& +0& +， ( % ( +0( % ( +， 但用钢量的差别远大于柱网尺寸的差别 是明显的。所以如果不从设计、 构造上作出根本性的 改进， 仍然继续照本工程同样设
15、计构造来宣传推广这 种单向空心无梁楼盖技术， 其技术经济指标能否达到 厂方介绍的效果， 是大有疑问的。 六、 小结 （#） 按厂方的作法在构造、 设计计算上均存在问 题， 因而指标不佳 （至少在本工程上如此） 。应加以改 进， 才能理直气壮地进行宣传推广。 （,） 空心化、 增大截面有效高度又不致加大自重和 材料消耗是一切方案的 “出发点” 。随着工艺、 建筑材 料的不断革新改进， 还会出现新的方案、 形式， 而已被 广泛使用的 “密肋楼盖” 仍有其一席之地。 参考文献 # %练贤荣， 吴真一， 樊春燕1宽扁梁2大跨度板柱体系在蛇口招商购 物中心工程中的应用1建筑结构， , $ $ #，3 #
16、 （）1 , %刘大海， 杨翠如， 钟锡根1高楼结构方案优选1陕西科学技术出版 社， # ( ( ,1 3 %安海玉， 凌光容1竖向荷载作用下密肋楼板的变形计算1建筑结 构， , $ $ #，3 # （*）1 ) %孙澄潮， 张京生1变厚度板柱结构设计， 建筑结构，, $ $ #，3 # （*）1 * %现浇混凝土空心 （4 5 6高强薄壁管） 无梁楼盖技术 （厂家资料）1 %钢筋混凝土升板结构技术规范 （4 5 7 # 3 $( $）1 8 %无粘结预应力混凝土结构技术规程 （7 4 79 ( ,( 3）1 （上接第 页） 六、 抗震设计及抗震构造措施 # %框架结构 框架柱箍筋加密区的体积
17、配箍率， 新版 建筑抗震 设计规范（4 5 * $ $ # #, $ $ #） 引入了 “最小配箍特征值” 。 原规范4 5 7 # #& (是在特征值基础上做了一定简化而 直接给出的最小体积配箍率， 此次修订更能经济合理地 反映箍筋对混凝土的约束作用， 同时还规定了除计算要 求外的最小体积配箍率 （见 % 3 % # ,条） 。关于框架柱轴 压比限值， 仍以原规范为依据， 所不同的是对于框架2剪 力墙、 板柱2剪力墙及筒体结构中的柱， 由于框架为抗震 的第二道防线， 因此， 对柱轴压比放松了$ % $ *， 体现了 新规范的严谨性和科学性 （见 % 3 % 8条） 。 , %剪力墙 近年兴起
18、的短肢剪力墙结构， 由于有利于住宅建 筑布置而且使用方便， 因此得到了普遍推广。新高规 明确了短肢剪力墙的定义并规定了相应的构造要求。 实际工程中尤其应当注意新高规8 % # % ,条)款规定的 短肢剪力墙在重力荷载代表值下的轴压比要求， 特别 是一字形剪力墙相应降低$ % #； 对于普通剪力墙底部 加强部位， 在一、 二级抗震等级下， 也有重力荷载代表 值下的轴压比要求。设计人员要注意两点： #） 原规范 中没有普通剪力墙的轴压比要求， 设计 者 容 易 忽 视 8 % , % # )条；,） 这里的轴压比是重力荷载代表值作用下 而非考虑地震作用组合的轴压比。为控制墙体裂缝， 二、 三、 四
19、级剪力墙一般部位分布筋配筋率比原规范增 加了$ % $ *-， 与加强部位相同； 剪力墙约束边缘构件 的范围及配箍率有了最新规定， 详见 % ) % 8条， 边缘构 件的构造规定与以前的设计习惯有很大区别， 需要设 计人员注意。 3 %基础设计 新高规对高层建筑的基础埋深有所放松， 按原来 的经验规定， 天然地基和桩基的埋置深度分别不小于 房屋高度的# ,和# *， 对一些较高建筑但使用功能 无多层地下室要求时， 施工不便且很不经济。新高规 分别改为# *和# &， 需要注意， 当基础位于岩石地 基上可能产生滑移时， 还应验算地基的滑移； 地下室挡 土墙的抗倾覆稳定验算中， 抗倾覆安全系数由原来的 # % *提高到# % ； 对于采用桩基础的高层建筑， 设计人 员需注意桩顶嵌入承台的最小长度由原规范的* $ + 提高到# $ $ +。 ,8