浙江科技学院学报，第２０豢第１期，２００８年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｓｃ王ｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１。２０Ｎｏ．１，酝ａｆ．２００８高层建筑结构楼板设计方法探讨陈天虹１，林英舜２，徐琏１（１。激江辩技学院建菠泛翟学院，拣建３ｌ００２３；２。巍江耀潺建筑设诗戮宠毒限公羁，撬髑３ｌｏｏｌ２）摘要：总结近年来设计实践中碰到的问题，分析楼板在高层建筑结构中的作用、受力特性，细述楼板的。计算设诗”、“概念设计”和“擒造措藏”，瑷“楼板协瀵各挽测力构俸（结构）共弼工作”为塞线索，提爨楼援设计的一些愚路：楼馥翡平霹雍置要满嫩规则缝要求；楼板翡整尚布置要满怒均匀性要求；楼板应宥一定的配筋和尺度，以形成足够豹强度和剐度；薄弱部位楼板，要增加板厚、加强配筋．关键词：离层建筑缋梅；钢筋混凝士楼板；结构设计方法孛垂分类弩：ＴＵ９７３。３文藏标识稀：Ａ文章编号：１６７ｌ一８７９８（２∞８）Ｏｌ—００３８一◇毒Ｄｉｓｅ疆ｓｓｉｏ魏ｏｆｆｌｏｏｒｓｌａｂｄｅｓ主｛ｇ簿ｌｎｅ鼍ｈｏｄｉｎｈｉｇｈ—ｂ珏ｉｌｄｉｎｇｓｌｒ髓ｃ童珏１．ｅＣＨＥＮＴｉａ黔ｈｏｎ９１，ＬｌＮＹｉｎｇ—ｓｈｕｎ２，ＸＵＪｉｎｌ（１。Ｓ溱ｏ。ｌ《恕蕊ｉ￡瞅ｕｒｅ８撼ｅｉ诚Ｅｎｇｅｅｒｉ旗，热ｅｊｉａｎｇ℃黼ｖｅｒｓｉｔｙ《ｓｃｉ∞ｃｅ８ｎｄ‰ｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏ珏３ｌ００２３，Ｃ醯撼；２．ＺｈｅｊｉａｎｇＹａｏｊｉａｎｇＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆ＤｅｓｉｇｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｍ．Ｌｔｄ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓ重ｒ益ｅ垂：８ａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｘｐｅｆｉｅｎｅｅｇａｉ建ｅｄｆｒｏｍｒｅｃｅｎｔｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｗ‘ｅａｎａｌｙｚｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｌｏｏｒｓｌａｂｉｎｈｊｇｈ—ｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ。ｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｄｅ—ｓｉｇｎ，ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ａｉｍｅｄａｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆａｎｔｉ—ｌａｔｅｒａｌｆｏｒｃｅｃｏｌｎｐｅｎｅ建ｔｅｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｂｙ毛ｌｏｏｒｓｌａｂ，ｗｅｐｆｏｐｏｓｅｓｏｍｅｐｒｉｎｅｉｐｌｅｓ：ｔｈｅｐｌａｎｅｌａｙｏｌ王ｔｏｆ￡ｌｏｏｆｓｌ痛ｓｈｏｕｌｄｂｅｒｅｇｕｌａｒ；ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌ１ａｙｏｕｔｏｆｆｌｏｏｒ、ｓｌａｂｓｈｏｕｌｄｂｅｕｎｉｆｏｒｒｎ；ｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇｓｔｅｅｌｂａｒｉｎｔｈｅｓｌａｂｓｈｏｕｌｄｂｅｆｉｒｍｅｎｏｕｇｈｔｏｅｎｓｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｒｉｇｉｄｉｔｙ；ａｎｄｔｏｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅｗｅ８ｋｐａｒｔｓｏｆ是ｏｏｆｓｌａｂ，ｔ蠢ｅｓｌａｂｓｈｏｕ｜ｄｂｅｔｈｉｅｋｅｒａｎｄｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｅｉｎｇｓｔｅｅｌｓｈｏｔｌｌｄｂｅ黜ｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ—ｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｌｏｏｒｓｌａｂ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ统诗显示：现浇钢筋混凝土结构中楼板的混凝结构中现浇钢筋混凝±楼板设计的一些思路，惫在土用量占整个楼盖混凝土用量的５０％以上，楼板的抛砖引玉。钢筋用量约占整个楼盖镪簸用量的２０％发右［１］，因就楼板设计酌合理与褥，直接影响蓟建筑物土建技王楼摄的｛乍用与受力特性术经济指标的高低。本文结合工程设计实践，分析楼板和楼面梁一起组成楼盖，作为基本水平分楼板在建筑结构中的像用、受力特性，提出离层建筑体系，对于建筑结构尤其是嚣要抗震设防的高艨建收稿日期：２００７—１１－１５作者简介：陈天虹。（１妫５一），女，淖｝江诸鬟人。高级工程师，一级注浆绩梅工程蛭。主要从事建筑络梅螅教学与设计。万 方数据第１期陈天虹，等：高层建筑结构楼板设计方法探讨３９筑结构，其作用非常重要，其受力十分复杂。１．１满足建筑物在竖向的围护、隔断、使用等功能性需要楼板是房屋建筑中一个不可缺少的组成部分，作为使用者主要的活动场所，担负着承重、分隔、隔音、隔振、防爆、防火、防热、防冻、防水、防辐射等众多功能。１．２承受并传递竖向荷载作用楼板直接承受楼面（屋面）传来的竖向荷载作用（建筑和结构自重、使用活载、竖向地震作用等），并通过楼面梁（屋面梁）把它传给竖向分体系（柱、墙、支撑等）。１．３参与抗侧力结构体系的形成．提高结构的抗侧刚度。承受水平荷载作用楼盖（屋盖）中，梁的合理布置可与柱子、墙等共同形成抗侧力结构体系（框架结构、结构一剪力墙结构、剪力墙结构等），而板的存在加强了梁的抗弯刚度，提高了结构的抗侧能力。因此《高层建筑混凝土结构技术规程》［２］明确指出：在结构内力与位移的计算中，现浇楼面中梁的刚度可考虑楼板翼缘的作用予以增大，刚度增大系数可根据翼缘情况取１．３～２．ｏ。工程设计中，对于边框架梁刚度增大系数近似取１．５，对于中框架梁刚度增大系数近似取２．Ｏ。１．４聚集、传递、分配水平荷载作用在水平荷载（风载、地震等）作用下，楼板如同水平隔板一样工作，形似水平放置的深梁，能够提供足够的平面内刚度，与楼面梁（屋面梁）一起，支撑和稳定整个竖向分体系，聚集、传递、分配水平荷载作用到各个竖向抗侧力结构上。Ｌ５协调各抗侧力构件共同工作单个竖向抗侧力构件抗扭能力微不足道，通过楼板（楼盖）连成整体的竖向抗侧力结构，可以提供很强的抗扭刚度，使整个结构具有空间协同工作能力。如内外简结构，楼板是其内筒稳定、不屈曲的重要保证。１．６提高结构的安全度足够强大的楼板，为平面方向突出的子结构提供了安全保证；若局部构件（结构）遭到破坏，楼板可起到拉挽作用，使其破坏部分不会一落到底，减少危害。２楼板的结构设计方法楼板的结构设计方法基于实现楼板的众多功能目标，满足其受力和变形性能要求。万 方数据通常在低层及多层建筑结构中，竖向荷载起控制作用，因此楼板的结构设计方法侧重于“计算设计”；但在高层及超高层建筑结构中，水平荷载起控制作用，因此楼板的结构设计方法在满足“计算设计”要求的前提下，更侧重于“概念设计”，以满足建筑物对“结构的侧移限值要求、整体的抗倾覆要求、使用的舒适度要求，，［２１。２．１楼板的“计算设计”高层建筑结构楼板的“计算设计”类似于多层建筑，由于建筑使用功能的不同，楼板平面布置总呈现出一定的不规则性，实际工程中的楼板布置常常是若干块单向板和若干块双向板的有机组合。由于钢筋和混凝土是两种性能完全不同的材料，二者组合后协同工作，材料的不均匀性和弹塑性性能在楼板的受力不同阶段反映明显，因此涉及楼板的“计算设计”则表现为荷载作用效应值的弹性算法与塑性算法共存［１］。２．１．１弹性算法的简化假定与适用范围单向板只考虑楼板在一个方向的弯曲变形，双向板必须同时考虑楼板在两个方向的弯曲变形，但其简化计算假定相同：１）支座可以自由转动，但没有竖向位移Ｉ２）不考虑薄膜效应对内力的影响，采用弹性薄板理论计算内力。适用范围：任何形式的楼面板（屋面板）配筋计算。２．１．２塑性算法的简化假定与适用范围《混凝土结构设计规范》［３３明确指出：对于连续单向板宜采用考虑塑性内力重分布的分析方法进行内力计算，对于连续双向板可采用塑性铰线法或条带法进行内力计算。无论采用何种方法，结构的塑性性能都以形成塑性铰（塑性铰线）为前提，因此简化计算的基本假定是：１）满足弹性计算的四个基本假定；２）塑性铰（塑性铰线）能承受一个基本不变的弯矩ＭＩ（Ｍｌ为Ｍ，～舰之间某一数值，Ｍ，为钢筋受拉屈服时所能承受的弯矩，舰为混凝土受压压碎时所能承受的弯矩）作用，并在弯矩作用方向能发生一定的转动；３）形成破坏机构时，整块板由若干块刚性板和若干个塑性铰（若干条塑性铰线）组成。适用范围：具有超静定结构性能的连续板配筋计算；对使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝展开宽浙江科救学院学报第２０卷度有严格要求的结构、直接承受动力蔫载或重复萄载作用的结构不适用；结构材料如采用高强度混凝土或高强度钢筋、冷轧带肋钢筋等，则尽可能不考虑或少考虑其整性性能。２．１．３板配筋量的计算方法钢筋混凝土楼板进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算对，荷载作用效应菹既Ｗ采震弹性算法，也霹采蔫塑性算法［２］，板配筋量可根据钢筋混凝土结构的基本原理计算得到。实际工穗孛，一般依据程序进行板配赫爨计算，日前常用的是ＰＫＰＭ系列程序；进行楼板配筋量计算时的荷载作用效应值，通常采用弹性算法，在ＰＭＣＡＤ阶段完成Ｈ】。２．２楼板的“概念设计蚪楼板与粱一起聚集、传递、分配水平荷载，协调整个结构共弼工作，医就楼板应具有足够的强度稚刚度，并与竖向分体系之间有可靠的连接。２。２．１楼板母面布置要满足规则性要求，尽量使结构的嘲度申，心与质量中心重合《高层建筑混凝土结构技术规程》明确指出：对抗震有利的建筑平面形状是麓单规则的凸平瑟，如圆形、正多边形、椭圆形等；对抗风有嗣的建筑平面形状是简单、规更｜ｌ、对称、长宽比不大的平面。当存在《建筑抗震设计规范》［５］所述的平蘧不规裂结构，以及在楼板平面内有大漏、凹口、偏置削弱的部位、错层、甚至局部缺失等情形时，楼板平面内刚度将减弱，在凹角附近易产生应力集巾，形成“平面薄弱郝位”燕破坏，因此有必要采取加强措施，提高楼板的整体抗扭能力。２．２．２楼板烃向布置安满足均匀性要求，尽量使结麴赡羽度沿薷高度方向连续变纯《高层建筑混凝士结构技术规程》明确指出：对抗震有利的建筑立面应规则、均匀，从上到下外形不变或变化不大，没有避犬酶外攫稻内收；对撬震有糕的结构奄嚣应连续、均匀，结构的侧向刚度和承载力上下相同，或下大上小，自下而上逐渐减小。当出现《建筑抗震设计规范》所述的竖向不毅裂缝梅形式时，建筑物淤着高度方向就存在刚度和承载力突变（变小）的楼层，易形成“竖向薄弱楼层”而破坏，因此有必要采取加强措施，提高搂板的整体抗剪簏力。众所周知：一根毛竹如果无节，其刚性将大打折扣；如果局部破坏，将势如破竹。因此楼板的存在，对竖彝构箨将起餮稷强瞻龆魏捧建，楼板平瑟内的水平刚度、墅向布置的间距等，将直接影响到抗侧力万 方数据结构豹赢宠毙、抗嬲移雕度德巍上下结掏层的撬穗移刚度比。２．２．３楼板应有一定的配筋和尺度宽度，以形成足够跨强度和嘲度楼板长度、宽度稻琢度形成７楼板的刚度。楼板的竖向抗弯刚度取决于楼板的厚度；楼板的整体水平抗弯剐废取决于楼盖的长宽比、边缘梁的强弱、褛叛的厚褒；楼板的局部水平抗弯雕度取决于支承梁之间的中心距离、楼板的厚度。因此楼板足度的确定，必须兼顾各神情形下剐度的需要，搂摄钢筋酶配嚣，必须满足强度的簧求。１）楼板应有足够的宽度，满足整体水平抗弯刚度需要。平面过予狭长的建筑，在风荷载作用下有可能崮现楼板弯麓ｉ在地震俸糟下，有可能由于绝震地面运动的相位熬而使结构两端的振动不一致，产生震害，还可能出现楼板平聪内的高振型，这种变形在一般的受力分析中还无法计算。因此楼板应有足够的宽度，使它在受压时不屈服、在受拉时不开毅、在受剪对不断裂。《高层建筑混凝土结构技术规程》明确指邂：对应不黼的抗震设防烈度，建筑物必须有足够的宽度、满足平面长宽比要求，以保证楼板的整体水平抗弯剐度，满足“楼板在其平霹内雕度秃穷大、在平面矫刚度忽略不计”的计算假定，从两简化抗震计算。２）楼板应有足够的厚度，满足竖愈抗弯刚度需要。楼板直接受劐竖向荷载作用，因此必须有怒够的厚度，不但能够满足强度簧求（抗弯承载力、抗剪承载力），对于跨度较大的扳，还应满足雕度要求（跨中挠度限值要求、支座裂缝宽度和跨中裂缝宽度限值要求）；在垂直方向实现建筑的隔膏、隔振、防渗漏、防火、防辐骞｜、装修等众多功能性要求，露时瀵跫特殊情况下受荷的承载力需要（如人防、堆土、堆载、车载、梭修等）和耐久性需要。需要注意鳇是：楼板瞧不能过厚、过重，嚣蠹过重的楼板将产生很大的地震作用，引起所在楼屡结构质量的突变，因此７度及７度以上的抗震设防区，不宣采籍犟板转换维梅。３）楼板应有足够的强度，实现各抗侧力构件（结构）协同工作。楼板具有“聚集、传递、分配水平荷载，撩调整个结擒焚同工终”的终震，簇就黠竖离结构体系复杂、或具有不同水平变形特征的双重结构体系（樵架一剪力墙结构、框架一核心筒结构等）～起使矮对，楼板豁网备撬镤ｌ力构件（结构＞共同王捧酶难度更太，对其强度的要求也更高。第１期陈天虹，等：高层建筑结构楼板设计方法探讨４１４）对特殊部位楼层，重点提高楼板的强度和刚度。地下室底板、地面层、屋面层（或收束层）、裙房顶层、结构带刚臂层、转换层等楼层，均存在楼层刚度突变问题，有必要采取加强措施，提高楼板的强度和刚度。２．３楼板的“构造措施”实际工程中楼板钢筋配置时，应采取适当的“构造措施”，以实现“计算设计”和“概念设计”的有效性。２．３．１板端支座配筋与计算简图相符板端部支座如果定义为简支，配筋时必须满足构造要求，以减少对支承梁的约束扭转作用；如果定义为固端，则必须考虑板对支承梁产生的扭转作用效应。２．３．２其他部位配筋满足计算要求一般部位楼板要确保边跨、跨中及第二个支座的配筋量，其余支座如配筋量较大，可以适当考虑超静定结构连续板塑性内力重分布的影响，通常弯矩调幅系数大于等于０．８。２．３．３薄弱部位增加强度和刚度前述“平面薄弱部位”楼板、“竖向薄弱楼层”、“特殊部位楼层”等，均应局部增加板厚、增设边梁（暗梁）、加大配筋等，以加强楼板的强度（整体抗剪能力和抗扭能力）和刚度［６］。通常结构的转换层，楼板厚度大于等于２００ｍｍ；对于５０ｍ以下的高层建筑，房屋的顶层板厚大于等于１２０ｍｍ；作为上部结构的嵌固部位时，地下室顶层板厚宜大于等于１８０ｍｍ。２．３．４特殊部位加强配筋综合考虑混凝土收缩、万 方数据温差应力、板厚和板筋保护层施工的允许误差等不利因素的影响，适当调整楼板的配筋量。如对容易产生渗漏的房间（厨房、卫生间、露台、屋面等），采用双层双向拉通配筋，间距小于等于１５０ｍｍ等。３结语通常认为楼板仅仅是承担竖向荷载的结构，但在高层、超高层建筑中，特别是在抗震设防地区、强风压地区，楼板还承担着聚集、传递、分配水平荷载的重任，因此对楼板的设计要求也发生了质的变化：楼板的“计算设计”，“概念设计”和“构造措施”必须统一考虑，且以“楼板协调各抗侧力构件（结构）共同工作”的“概念设计”为主线索，展开楼板的“计算设计”和“构造措施”。参考文献：［１］程文澳，康谷裕，颜德姬，等．混凝土建筑结构设计［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．［２］ＪＧＪ３—２００２，高层建筑混凝土结构技术规程［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．［３］ＧＢ５００１０～２００２，混凝土结构设计规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．［４］ＰＫＰＭ工程部．高层建筑结构三维分析程序ＴＡＴ用户手册［ｚ］．北京：中国建筑科学研究院，２００５．［５］ＧＢ５００１１—２００１，建筑抗震设计规范［ｓ］．北京；中国建筑工业出版社，２００１．［６］陈天虹，林英舜，王鹏狮．超高层建筑中结构概念设计的几个问题口］．建筑技术，２００６，３７（５）：３７１—３７３．高层建筑结构楼板设计方法探讨
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：
陈天虹， 林英舜， 徐琎， CHEN Tian-hong， LIN Ying-shun， XU Jin
陈天虹,徐琎,CHEN Tian-hong,XU Jin(浙江科技学院,建筑工程学院,杭州,310023)， 林英舜,LIN Ying-shun(浙江耀江建筑设计研究有限公司,杭州,310012)浙江科技学院学报
JOURNAL OF ZHEJIANG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY2008，20(1)0次
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1.期刊论文 张伟平.顾祥林.王晓刚.冯展磊 火灾后钢筋混凝土楼板安全性检测与评估 -结构工程师2009,25(6)
针对某高层建筑结构低合金盘圆变形钢筋混凝土楼板火灾后板底混凝土大面积脱落的情况.现场采用超声回弹综合法确定楼板温度场,钻取芯样测试火灾后混凝土强度,截取钢筋试件通过拉伸试验检测火灾后钢筋力学性能.火灾后高强混凝土和低合金盘圆变形钢筋强度降低,而钢筋屈服强度比极限强度降低更为明显.采用DIANA有限元软件分析了火灾后材料强度损失、板底混凝土剥落对楼板抗弯承载能力的影响.计算结果表明,火灾后板底混凝土剥落是导致楼板抗弯承载能力降低的重要因素,其对楼板承载力的影响比材料强度损失的影响更为显著.
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