含卫生间的楼面板结构试件设计和试验

摘要：介绍某工程含卫生间的楼面板设计和试验结果，验证设计的合理性，必要时对局部连接的加强措施提出建议；指导施工。

关键词：含卫生间的楼面板

Abstract: the article introduces some engineering including toilet floor slabs, design and test results, the rationality of the design of validation and, when necessary, to local connection puts forward Suggestions to strengthen measures; Guide the construction.

Key words: including toilet floor panel

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号

1.1工程概况

中惠雅苑工程在含卫生间的楼面板结构布置体系中，为了达到建筑布局的美观，结构布置有特殊的处理方式，其中包含了户型含卫生间楼面板结构。工程抗震设防烈度7度，抗震等级二级，楼面板钢筋采用冷轧带肋钢筋。

图1.2梁局部配筋图图1.3板局部配筋图

1.2研究目的和内容

1.2.1研究目的

完成户型含卫生间在内的楼面板试验，根据试验结果和对试验结果的整理分析，对该工程试验部分结构方案的合理性进行验证，探索该类楼面板的计算模式、极限承载能力、失效形态、失效承载能力以及提出含卫生间在内的楼板设计建议。

1.3试验试件设计和制作原则

1.3.2试件设计制作原则

对户型含卫生间的楼面板结构设计三个试件。第一个试件CBGJ(1)采用相似比原理正常地进行设计；第二个试件CBGJ(2)在第一个试件基础上去除沉降板处梁的箍筋，而通过板筋的构造形式来代替；第三个试件CBGJ(3)在第一个试件的基础对卫生间沉降板与楼面板间侧板交接处的楼面板底部板筋进行加密点焊。通过三个试件的对比，检验沉降板处梁箍筋是否可以用板筋的构造形式来代替，以及如何采取适当的措施才能提高这种含卫生间的楼面板结构的极限承载能力。

1.3.3试件设计依据和简化

根据试验材料的特性，原工程结构采用C30混凝土，本试验混凝土也采用C30，即混凝土弹性模量没有改变，则模型的弹性模量和应力相似比都等于1。由于技术及经济的原因，一般很难做到原结构与试验结构的完全相似，通常是把握构件层次上的相似原则，即对正截面承载能力的模拟，依据抗弯能力等效的原则；对斜截面承载能力的模拟，按照抗剪能力等效的原则。

对于钢筋混凝土构件，依据抗弯能力和抗剪能力等效，进行梁，柱和箍筋的相似计算，计算公式如下：

原结构：

,

试验结构：

,

由于此次试验的研究目的特别强调如何考虑此类特殊形式的楼面板结构的极限承载力以及破坏时塑性铰线与普通楼面板的区别，所以对试件的设计总体上还需把握一个设计原则即保持原结构与试验结构配筋率不变的原则，来保证原结构与试验试件的可比性。

2试件CBGJ（1）试验及试验结果研究分析

2.1试验概况

2.1.1试件设计

根据研究内容及简化模式对户型的第一个试件采用相似比原理正常的进行设计，编号为CBGJ（1）。边梁宽150mm，高350mm；板中的梁（L1与L2）宽150mm，高350mm；异形柱高450mm；板厚90mm。卫生间沉降板（CB）和楼面板（PB）高差260mm。板底和板面配筋直径均为5mm，间距110mm,采用冷轧带肋钢筋。混凝土强度等级为C30,试件配筋图见2.1，试验照片2.2。

（a）CBGJ（1）梁配筋图(b)CBGJ（1）板配筋图

(e)1-1卫生间剖面大样

图2.1CBGJ（1）试件配筋图

图2.2CBGJ（1）试件模型试验照片

2.1.2材料的性能

含卫生间的楼面板结构试件CBGJ（1）采用C30混凝土浇筑。梁混凝土保护层厚度25mm，板混凝土保护层厚度15mm。

3试件CBGJ（2）试验及试验结果研究分析

3.1试验概况

3.1.1试件设计

根据研究内容及简化模式对第一类户型的第二个试件进行设计，设计原则在第一个试件的基础上进行更改，只去掉L1和L2上梁的箍筋，而采用板的构造形式来代替梁箍筋，其余部分不变，编号为CBGJ（2）。边梁宽150mm，高350mm；板中的梁（L1与L2）宽150mm，高350mm；异形柱高450mm；板厚90mm。卫生间沉降板和普通楼面板高差260mm。板底和板面配筋均为直径为5mm，间距110mm，采用冷轧带肋钢筋。混凝土强度等级为C30

第二试件CBGJ（2）与CBGJ（1）唯一的区别在于L1和L2是否有梁箍筋，其余措施不变。CBGJ（1）有正常的梁封闭箍筋，而CBGJ（2）没有梁封闭箍筋，采用板筋的构造形式进行代替。

4试件CBGJ（3）试验及试验结果研究分析

4.1试验概况

4.1.1试件设计

根据研究内容及简化模式对第一类户型的第三个试件采用相似比原理正常的进行设计后，对卫生间沉降板与楼面板交接处的楼面板板底钢筋进行局部加密点焊且在一个方向布置了暗梁。编号为CBGJ（3）。边梁宽150mm，高350mm；板中的梁（L1与L2）宽150mm，高350mm；异形柱高450mm；板厚90mm。卫生间沉降板（CB）和普通楼面板（PB）高差260mm。板底和板面配筋均为直径5mm，间距110mm，采用冷轧带肋钢筋；混凝土强度等级为C30。

4.1.2材料的性能

含卫生间的楼面板结构试件CBGJ（3）采用C30混凝土浇筑。梁混凝土保护层厚度25mm，板混凝土保护层厚度15mm。

5试验板挠度位移分析

根据实测结果，在极限竖向荷载作用下，从中选取了5个测点的挠度值，该值取值为各点包含了梁挠度的部分贡献。表8的竖向绝对位移为142.41mm，表10的竖向绝对位移为117.38mm，表13的竖向绝对位移为110.73mm，表12的竖向绝对位移为44.78mm，表11的竖向绝对位移为100.00mm。

由此说明接近结构试验板中心处的位移最大，比L1和L2交接处点位移大42.41mm。图中竖直线为板的挠度控制线，荷载值150kN的水平线为吊梁的裂缝控制线，荷载值310kN的水平线为板的裂缝控制线，如图6.10。

6试验结果分析及结论建议

6.1试验结果分析

对于户型的三个试件CBGJ（1）、CBGJ（2）、CBGJ（3），原型结构是在两个方向配筋相同的矩形板。这种配筋方式的矩形板板底第一批裂缝和普通楼面矩形板相同，出现在中部，这是由于短跨跨中的正弯矩 大于长跨方向的正弯矩 所致。随着荷载进一步增大，这些板底的跨中裂缝继续发展变长，并沿各对角线向板的四角发展，最终因板底裂缝处受力钢筋屈服而破坏。

表7.2各试件不同控制作用下实测荷载值

说明：1、 为楼面板开裂荷载值与楼板极限荷载值的比值； 为楼板裂缝控制作用荷载值与楼板极限荷载值的比值； 为楼板挠度控制作用荷载值与楼板极限荷载值的比值。

6.2结论及建议

6.2.1结论

通过对类户型的三个试件的试验得到如下结论：

1、分析得出，对于沉降板四周的受力情况总的来说和普通楼面板有区别，也有一定联系的。首先对于沉降板和楼面板交接处的板面，每个试件都出现了沿与沉降板短边方向平行的混凝土裂缝，由裂缝的形态判断是由混凝土间的挤压形成的裂缝，分析产生此裂缝的原因在于板面荷载朝板面短边方向传力过程中，楼面板和沉降板间的L1和L2侧板刚度大，导致楼面板变形集中到沉降板端部，该部位只有通过混凝土的相互挤压适应此变形；其次沉降板交接处板底附近在加载过程中最先出现板裂缝，随着荷载的不断增大，板底裂缝继续向四角扩展，直到因板底部钢筋屈服而破坏。

2、根据试验结果与板底裂缝现象分析，试验楼面板板的上部梁边均各有一条负塑性铰线，板底部有四条正塑性铰线。根据这种含卫生间的楼面板结构所形成的塑性铰线和普通楼面板塑性铰线的区别，可以得到以下结论：不管是板底、板面塑性铰线的出现形式，还是板的裂缝现象以及板的挠度变形特点，这种类型的楼面板和普通楼面板是相似的。

3、对各试件楼面板和沉降板间的侧板L1和L2中梁箍筋进行贴片测值后，并没有发现L1和L2存在扭转效应。

5、对比CBGJ（1）、CBGJ（2）、CBGJ（3）三个试件，CBGJ（3）中通过对L2沿短边方向布置暗梁，以及在L1和L2交接部位的楼面板底布置局部加密钢筋，其极限承载能力有明显的提高。通过这项措施后，整个试验楼面板的刚度增强，板各测点的挠度有所减小。

6、在本次试验试件简化成四边框架简支边梁体系条件下，通过对CBGJ（1）、CBGJ（2）、CBGJ（3）、CBGJ（4）、CBGJ（5）钢筋应力应变的分析中得到，极限荷载下这两种户型的楼面板板底中心部位钢筋都能达到屈服，卫生间沉降板靠近边梁的上部钢筋达到了约屈服强度的40%。在第一类户型楼面板靠近边梁的上部钢筋达到了约屈服强度的70%；而在第二类户型楼面板靠近边梁的上部钢筋基本达到了屈服强度。

7、对五个试验试件的分析得到，这种含卫生间的楼面板结构布置体系最终是由正常使用极限状态控制结构的承载能力。

6.2.2建议

1、应适当提高楼面板的厚度。这种类型楼面板结构是按照整板的特点变形。尽管楼面板和沉降板之间的侧板可以适度提高整板的刚度，但根据双向板板厚宜取大于等于 /40，

2、建议在含卫生间的楼面板结构布置体系中的短边方向布置暗梁（如试件CBGJ（3）），并且在楼面板和沉降板交接处侧板的正交位置的楼面板底部位在一定的范围进行钢筋加密布置。

3、为保证楼面板和沉降板间侧板具有良好的连接整体性，建议楼面板和沉降板间的侧板箍筋做法采用正常的封闭箍筋形式。

4、应做好边梁的抗扭设计。由于整体板的刚度较弱，板变形较大，特别是当在长期荷载作用下，边梁的扭转裂缝明显。建议边梁截面的高宽比不宜过大，宜加大梁截面宽度并通过抗扭设计来保证边梁的抗扭承载能力。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。