论大板结构的可行性

白 成 程

(陕西省现代建筑设计研究院，陕西 西安 710048)

论大板结构的可行性

白 成 程

(陕西省现代建筑设计研究院，陕西 西安 710048)

介绍了大板结构的含义及优点，结合案例，对大板结构的承载力、弯矩、经济性等进行了分析计算，探讨了大板结构在工程建筑中的可行性，通过计算结果指出大板结构的抗冲切、抗剪承载力巨大，强度、挠度、裂缝计算均满足规范要求。

大板结构，梁结构，承载力，计算

在常规的结构设计中，楼板短跨尺寸一般在5 m以内，当楼板短跨跨度大于5 m时，一般设计人员将加设次梁将楼板划分为小板跨，大部分设计者不习惯在设计中出现板跨较大的楼板，这里我们称板跨大于5 m的楼板为大板。大板结构在办公楼、写字楼、酒店等用途中具有功能划分灵活，二次装修简单，使用净高较大等优点，下面通过计算分析大板结构的可行性。

1)通过楼板抗冲切和抗剪承载力反算其可承受的楼面荷载。

以8.1 m×8.1 m双向楼板为例进行计算，混凝土标号取C25,按楼板抗冲切和抗剪计算楼板极限承载力。板厚为h=L0/40=8 100/40=202 mm，取200 mm，参考《建筑地基基础设计规范》8.4.12-1条梁板式筏基底板受冲切承载力计算公式反算板承载力。

F1≤0.7βhpftumh0,F1为图8.4.12-1楼板阴影区内的总荷载设计值，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,当楼板范围内为均布荷载时近似折算标准值为5 069/(7.74×7.74×1.35)=62.7 kN/m2,除去楼板自重楼板可承受的1.0恒+1.0活为62.7-26×0.2=57.5 kN/m2。

参考《建筑地基基础设计规范》8.4.12-3条梁板式筏基底板斜截面受剪承载力计算公式反算楼板承载力。

VS≤0.7βhsft(lns-2h0)h0，VS为图8.4.12-2楼板阴影区内的总荷载设计值，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,当楼板范围内为均布荷载时近似折算标准值为1 238/(7.74×7.74×0.25×1.35)=61.2 kN/m2,除去楼板自重楼板可承受的1.0恒+1.0活为61.2-26×0.2=56 kN/m2。

2)常规楼面荷载按四边与支座固定和简支分别计算弯矩、配筋、挠度、裂缝，验证大板结构的可行性。

以8.1 m×8.1 m双向楼板为例进行计算(均按弹性板计算)，混凝土标号取C25,恒载取8.0 kN/m3(含自重)，活载取5 kN/m3。

a.四边与支座固定：板厚为h=L0/40=8 100/40=202 mm,取200 mm。跨中:水平弯矩23.0 kN·m，水平面积400(0.20%)mm2；竖向弯矩23.0 kN·m，竖向面积400(0.20%)mm2。四边:上边弯矩-55.7 kN·m，上边面积932(0.47%)mm2；下边弯矩-55.7 kN·m，下边面积932(0.47%)mm2；左边弯矩-55.7 kN·m，左边面积932(0.47%)mm2；右边弯矩-55.7 kN·m，右边面积932(0.47%)mm2。挠度验算:23.16

b.四边与支座简支：板厚取h=L0/35=8 100/35=231 mm，取230 mm。跨中:水平弯矩47.9 kN·m，水平面积665(0.29%)mm2；竖向弯矩47.9 kN·m，竖向面积665(0.29%)mm2。四边:上边弯矩0.0 kN·m，上边面积460(0.20%)mm2；下边弯矩0.0 kN·m，下边面积460(0.20%)mm2；左边弯矩0.0 kN·m，左边面积460(0.20%)mm2；右边弯矩0.0 kN·m，右边面积460(0.20%)mm2。挠度验算:58.13>fmax=40.40 mm,不满足要求(可起拱处理)。裂缝验算:0.30<[ωmax]=0.30 mm,满足要求。

3)填充墙直接放置于板上时楼板受冲切承载力。

以100厚板、1 m长200 mm厚砖墙为例进行计算，混凝土标号取C25,按GB 50010—2010混凝土结构设计规范第6.5.1条计算：

F1≤0.7βhftηumh0,公式中βh=1.0,ft=1.27 N/mm2,η取为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,相当于6 m高200 mm厚空心砖砌体自重。

4)常规楼面荷载下大板结构与跨中加次梁将大板划分为小板格结构进行经济性比较。以3×3跨柱网8.1 m双向楼板为例进行计算(均按弹性板计算)，混凝土标号取C25,取200 mm，恒载取5 kN/m3(不含自重)，活载取5 kN/m3。梁板经济性指标比较结果见表1。

表1 梁板经济性指标比较结果

从表1用钢量和混凝土量来看，用钢量大板结构比加次梁结构大6%，混凝土量大板结构比加次梁结构大25%，混凝土量大还会引起结构自重大，地震力大，基础费用高等问题，但是大板结构具有模板费用低，施工进度快，装修费用低，降低层高等优点，从已完工工程综合造价来看，大板更具优势。

本文虽然仅按8.1 m×8.1 m双向楼板进行计算分析和经济比较，但其他跨度楼板计算结果大同小异。通过上面对大板结构计算分析可以看出，大板结构的抗冲切、抗剪承载力巨大，强度、挠度、裂缝计算均可满足规范要求，在现代对功能划分要求更加灵活的建筑中更能满足业主的要求，设计时应密切结合规范，仔细计算分析，将设计做到最优化。

[1] GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[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，工程师

TU318

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