辦公樓設計應用管理論文

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摘要：本文結合工程介紹了高層公共辦公樓大柱網樓蓋體系采用現澆混凝土空心板的有關設計問題，同時就一些計算特殊問題的進行了探討。

關鍵詞：樓蓋體系現澆空心雙向板布管方式設計及構造

一.工程概況

本設計為中關村大河莊苑辦公樓設計，該工程是中關村西區配套唯一的商業設施，也是小區邊緣的標志性建筑，其中：地下三層，平面尺寸為124.40mx54.90m，地下二、三為汽車庫，地下一為商業用房；地上16層，平面尺寸為90.00mx38.60m，柱網為8.4mx8.4m,地上一、二為商業用房、其他為辦公用房。地上總高為60M，業主為獲取得最大的使用面積，要求建筑層高不能超過3.6M，結構設計為滿足大的建筑凈空要求，標準層框架梁采用部分預應力扁梁，梁高僅為500mm.樓板采用250mm厚的現澆混凝土空心板（自重僅相當于160mm的實心板），如附圖1

附圖1標準層平面圖

二.樓蓋體系的合理選擇

高層公共建筑體系的混凝土樓蓋結構通常的形式為梁板和實心平板，目前業主往往需要大開間、大柱網和大空間靈活隔墻，為了多出使用面積，將層高降低，以及便于今后使用功能的變更等等，傳統的梁板和實心板結構已不能很好的適應這種需求，為了適應這種要求，近年來國家建設部推廣的現澆鋼筋混凝土空心樓蓋應用技術填補了傳統結構不足，且整體的綜合造價有所降低。它可在傳統的建筑結構形式中，將空心高強薄壁管埋入實心板內，并按一定方向排列、現場澆注成型，使原實心平板變成空心板。這樣以來不僅減輕了結構自重，節省了混凝土用量；同時也增加了樓層剛度（空心板厚度比實心板大）,有效防止樓板裂縫的出現，由于樓蓋自重減輕，這樣以來框架梁柱的斷面及基礎就可相應的減小，使有效空間充分利用；另外這種樓蓋的隔音、隔熱、保溫性能均優于實心板；由于樓蓋自重降低，使地震力減小，這不僅對基礎設計有利，而且對結構抗震更為有利，同時也可降低工程造價，還可加快施工進度。因此本設計采用250厚的空心高強薄壁管現澆鋼筋混凝土空心樓蓋。如附圖2

附圖2標準層BDF管布置圖

三．現澆空心板在雙向板中布管方式的論述

現澆空心板技術出現后，其配筋計算方法發生過一系列改進，使其更加符合結構設計的實際和科學性，最初階段僅用于單向受力板，空心管僅按一個方向布管，板的簡化計算模型以及計算方法與預制空心板相同，這樣的做法設計人員容易理解，計算也較方便。

近年來在一些工程中也開始在大跨度雙向板中采用現澆空心板，但對于雙向板如果仍然僅按一個方向布管，板按單向控制配筋，對板是安全的，但是不經濟的，而且對四周的框架梁則會出現梁上荷載分配不均勻，垂直于板孔的梁分配的荷載較平行于板孔的梁較大，這主要是由于兩個方向板的折算剛度不同所致，如附圖3所示，以8.4x8.4米柱網為例進行計算，將板按兩方向進行簡化，順板孔方向簡化為“I”形；垂直板孔方向簡化為“=”形，分別把每米板寬按等剛度原則轉化為同高的實心板（梁），由于板孔的存在，造成空心板在平面計算時兩個方向剛度不一樣，即上述等代梁寬度是不一樣的，即順板孔方向為900x250；垂直板孔方向為780x250，然后按簡化虛擬梁模型進行計算，計算簡圖如附圖3所示，此時板荷載分配給各框架梁的情況如附圖4所示

排管平面圖等代虛擬梁簡圖

附圖3

附圖4附圖3排管時荷栽分配給各框架梁的情況

由計算結果（附圖4）可以明顯看出，當空心管在一跨中僅沿一個方向排列時，將會對框架梁所受荷載產生明顯差異，這與整體計算時，板的荷載分配不一致，這就會造成整體計算時框架梁不安全的陰患存在，為了避免由于等代梁剛度不同導致的垂直板孔的梁分配荷載過多，而平行于板孔的梁分配的荷載過少，我們將板孔的方向在同一跨中按棋盤格式布置，如附圖5所示，計算簡圖如附圖5所示，此時板荷載分配給各框架梁的情況如附圖6所示

排管平面圖a等代虛擬梁簡圖b

附圖5

由計算結果（附圖6）可以明顯看出，我們將板孔的方向在同一跨中按棋盤格式布置，如附圖5a所示，計算簡圖如附圖5b所示，此時板荷載分配給各框架梁的情況如附圖6所示，此時板分配給各框架梁的總荷載是完全一致的，這樣以來在對結構整體計算時就消除了框架梁不安全的陰患存在，

四.綜合經濟效益

通過多項工程比較，與一般的平板、無梁板相比土建費用有所降低，另外在建筑高度一定的條件下，降低層高就等于增加了層數，增加了建筑面積，為業主帶來了更大的經濟效益。本文以8.4x8.4m柱網樓蓋為例在荷載和凈高相同的條件下進行了經濟比較見下表：

樓蓋結構

方案

結構高度

混凝土

鋼筋

模板

吊頂

樓板結構層的工程造價

凈高

層高

用量

m3/m2

造價

元/m2

用量

m3/m2

造價

元/m2

造價

元/m2

造價

元/m2

梁板

單價

元/m2

凈高相同

的樓層單價

元/m2

凈高相同的樓

層單價對比

普通板柱

2.7

3.0

0.27

174

53

355

10

539

1114

1.0

普通梁板

2.7

3.3

0.210

135

30

201

18

40

394

1020

0.92

圓孔板

2.7

2.95

0.178

80

15

101

10

416

974

0.87

密肋板

2.7

2.96

0.160

103

16

107

20

40

362

919

0.82

【注】1.砼一律用C30，480元/m3x1.34(間接費)=643元/m3。施工的工期每層按7天計

2.鋼筋及加工費5元/kgx13.4(間接費)=6.7元/kg.(Ii級鋼為主)

3.高強薄壁管Φ1505根/每1m寬，單價80元/m3

4.樓層單價=梁板價+180元/m3（墻、柱、樓梯、電梯）x層高+150元/m3（基礎差價）X該樓層梁板的砼折算厚度

五．現澆混凝土空心板樓蓋的設計要求及構造要求

1.設計要點：

1）.結構布置原則為：柱與柱、柱與剪力墻間設置框架梁，框架梁圍成的板采用現澆混凝土空心板。

2）.框架梁可根據工程不同情況，分別采用普通框架梁、框架扁梁、在無梁樓蓋中采用暗梁。

3）.主體結構計算時，板厚按空心板實際厚度輸入，但需按空心板折算厚度輸入板自重。

4）現澆混凝土空心板可按實際支承情況分別按單向、雙向進行配筋計算。對雙向板應按“空間等代虛擬井式梁結構”設計計算，

2.一般構造要求除符合一般樓板構造要求外還需符合下列要求

1）板厚一般可取為1/30~1/35L，L為板的短向跨度。

2）空心率宜為30%~50%。

3）適用于板跨6~10米（非預應力），10~25米（預應力）

4）管上下及管與管之間混凝土最小厚度（寬度）為50mm

5）每節管的長度宜在1000mm~2000mm，管與管間留50~100mm寬板肋，在板肋間可配適量鋼筋增墻樓板的整體性。

六結語

通過本工程的設計，作者對現澆雙向空心板設計有了進一步了解。本文重點就現澆雙向空心板中如何布進行了探討，并提出了符合結構受力的布管方案，本工程經北京市建筑設計研究總院審圖中心專家們的嚴格審查，肯定了我們的分析計算及有關特殊問題的構造處理措施，目前本工程施工已基本完成，得到業主好評。

參考文獻

1.建筑抗震設計規范（GB50011-2001））

2.混凝土結構設計規范（GB50010-2002）

3.現澆砼圓孔空心板在設計中的應用研究與實踐大連市建筑設計院等2002年3月

4.中國建筑科學研究院編制的PM.PK系列軟件2003年5版