组合塑料模盒现浇混凝土空心楼盖设计理论与现场试验分析

摘要：基于新型组合塑料模盒现浇混凝土空心楼盖设计理论方法虽已应用于多数实际工程之中，但就其设计软件理论分析及试验研究却仍处于空白，本文通过现场试验及数据分析对现浇混凝土空心楼盖理论设计方法进行论证分析以提高其设计技术推广及应用价值。

关键词：组合塑料模盒；空心楼盖设计理论；试验研究

中图分类号：TU文献标示码：A

0 引言

组合塑料模盒现浇混凝土空心楼盖是我国近年来发展起来的用于大空间和大开间建筑结构的一种新型楼盖结构类型，具有抗震性能好，刚度大，施工工艺方便，节约造价等特点，而且很好地解决了现存芯模不便于安放施工的技术问题。目前国内对现浇模盒混凝土空心楼盖设计应用虽已有很多实例但是研究的重点大都集中在内模的制作工艺，楼盖的施工工艺、结构形式、经济性研究等方面，对于设计理论和方法缺乏系统的理论研究和试验验证。

由于现浇混凝土空心楼盖结构形式复杂性，目前设计人员在用PKPM进行空心现浇楼盖设计时，大多把其简化成密肋楼盖或板柱体系的设计方法。而STRAT软件针对空心楼盖开发了专门的空心板各向异性板单元，用应力岛设计理论对楼盖进行配筋设计结果明显低于简化的密肋楼盖设计配筋，但是按该软件及设计理论考虑楼板实际状态应力及变形仍缺乏进一步的试验验证。

1 STRAT软件设计原理

STRAT设计采用不将板式楼盖的设计人为地纳入到梁式楼盖体系的岛状应力设计理论，采用能正确反映其受力特性的细分板单元计算模型，应用符合其受力特性的配筋及构造方式，根据其受力特点采用有效的优化措施，以及相应的抗震概念设计。该方法是关于板式楼盖计算、设计等系列方法的总和。

空心板楼盖计算的系列处理方法：各向异性板单元细分模型进行结构计算，采用附加梁模拟柱截面对板的面支承作用，通过柱端板的刚度折减实现弯矩调幅，利用整体模型计算长度挠度。板顶配筋分为分受力岛区、核心加强区、跨中区，板底配筋分为实心板带区、边板区、中板区。这种配筋方式，体现了板式楼盖的受力特点，能有效降低配筋量。

2 现场试验及数据分析

2.1 现场试验内容

试验选取某中学在建地下车库一层楼板为研究对象，钢筋混凝土结构，建筑面积24967.15m2，地下车库顶板采用现浇混凝土空心楼盖结构体系，楼板厚度670mm,空心模盒高度为450mm，模盒上下现浇150mm和70mm厚的现浇混凝土层，强度等级为C35，采用细石混凝土现场浇筑，试验选取一个柱网板块作为试验对象，柱网尺寸为8.4m×8.4m。

根据相关结构位置及楼板对称特性，取本实验楼板1/4板块进行相关研究，在试验中对肋梁上下部钢筋的应变值、楼板上下面筋的应变值、楼板上表面混凝土应变值进行监测。由现场检测试验条件及加载方式确定本次试验采用袋装砂子作为试验荷载，每袋砂子的重量为30kg，采用磅秤进行称量，并在试验完毕后抽取20袋砂子复查其重量。在正式加载前，预载100 kg/,以检查仪器是否正常，并对仪表设备进行调零。预加载应控制试件在弹性范围内受力，不应产生裂缝及其他形式的加载残余值。

试验中整个试验过程共分5级加载至试验荷载值24kN/，前四级每级加载4.5kN/m2,最后一级加载6 kN/m2，加载过程中应观察试验楼板是否有裂缝出现，如有裂缝出现尚应在测读挠度值时测量裂缝的长度和宽度。

2.2实验数据采集

试验前对测点进行归类整理，钢筋与混凝土应变测点分类整理与数据采集仪不同应变采集箱进行连接，进行各类传感器与测试仪器的导线连接工作。钢筋与混凝土测点数据采集如下表（其中S表示钢筋测点）：

混凝土数据采集如表所示：

3 数据分析

实验数据整理并通过excel表格数据对比分析

钢筋测点分级加载应力变化曲线混过凝土表面测点应力变化曲线

由钢筋及混凝土表面测点应力变化曲线及趋势分析可得：在实验材料满足设计计算要求情况下，由于现场试验及现浇混凝土施工条件等不确定因素的存在，实验测点数据会出现不可避免的相关破坏及误差，但由数据可得钢筋与混凝土应变仍在楼板弹性变形范围以内; 空心板楼盖柱间板带与跨中区域板的应变不同，应变在柱上实心板带集中，并且有向柱帽实心板带范围集中趋势，其应变值大于相应位置内部空心板的应变数值; 在跨中区域，板底应变数值相对较小，且分布趋于均匀，即跨中板带的应变与柱间实心板带边的应变数值较为接近。

4 结语

由STRAT软件关于现浇混凝土空心楼盖应力岛理论设计方法及实验楼板实际设计配筋方式与现场试验数据分析可知，空心楼盖实际应变状况符合其应力岛设计理论的相关内容，空心楼盖受力表现为板状受力特性且在设计符合安全适用范围之内，对其设计应用提供数据参考。

参考文献

[1] 沈蒲生，楼盖结构设计原理[M].北京：科学出版社，2003.

[2] CECS 175:2004.，北京：现浇混凝土空心楼盖结构技术规程[S]

[3] 谢靖中，空心板楼盖受力特性及受力岛设计方法I：岛状受力特性及等代梁法的局限性

[4] 王根艳，现浇密肋空腔楼盖的受力特性研究，武汉理工大学说是论文，2007