大跨度钢筋混凝土空腹夹层板柱.doc

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1、大跨度钢筋混凝土空腹夹层板柱结构研究与应用*马克俭     黄勇      肖建春        张华刚(贵州工业大学空间结构研究所，贵阳：)摘要介绍一种新型的大跨度钢筋混凝土空间板系结构—钢筋混凝土空腹夹层板柱结构，它具有板系结构的力学优点，板系结构可跨越更大的跨度。它集承重、围护、装修、管道支架吊顶为一体，经济适用、造型美观、施工方便，是一种值得在大跨度钢筋混凝土屋盖和楼盖结构中推广使用的优良结构形式。关键词大跨度；钢筋混凝土；空腹夹层板柱结构；技术经济指标中国图书资料分类号TU395；TU378概述《多层与高层建筑楼盖结构体系－钢筋混

2、凝土空腹夹层板系列研究、开发与应用》作为贵州省重点攻关课题，经过1993年～1997年的研究与工程实践，已在省内外建造了近3.4万平方米的大柱网（7.2m以上）多层建筑，显示了这种空间板系结构优良的力学特性和建筑功能的灵活划分和可变性。同时建筑造价经济，深受使用单位欢迎［１］。由于它良好的社会效益及经济效益，于1997年8月荣获全国发明展览会金牌及证书，同年12月荣获贵州省科技进步壹等奖，并获1998年国家专利。近几年来我们集中研究的是多层与高层建筑的大柱网（7.2m、7.8m、8.2m～12m）的楼盖和屋盖。对于大跨度钢筋砼楼盖和屋盖，如

3、何用钢筋砼空腹夹层板取代过去工业车间常用的平面结构体系－钢筋砼屋架；取代公共建筑用的大跨度钢筋砼井字楼盖和密肋楼盖?在这方面仍然是一个新课题。也就是说：在结构体系“量”方面要有一个跨越，如何从钢筋砼大柱网跨越一大步进入钢筋砼大跨度(（18m、21m、24m、…36m）。近几年我们对钢筋砼空腹夹层板的深入研究，掌握了这种新型空间板系结构体系的内在规律与特点，并与国内外过去已采用的大跨度板系钢筋砼井字楼盖的分析对比，找出其力学特点的相同点与不同点。并对空腹夹层板的关键部位进行了1∶1的节点试验，通过对比，分析和试验，从而使这种跨越成为现实的理论

4、与实践基础。钢筋砼实心平板由于其三维受力特性，具有优良的内力重分布的优点，由于有它自身重量大，经济的跨度在3～4m范围，当柱网增大时（如7.2m以上）设置中间梁是惯用的结构布置方案。广州国际大厦柱网为9.2m，采用无粘结预应力大板，实心板厚由35cm降为25cm，从而降低了结构高度，减轻了自重，增加了高层建筑的层数，取得了成功的经验。当跨度增大一倍，即18.4m时，再采用无粘结预应力大板，根据刚度要求，板的最小厚度也需60cm，仅自重一项就是1500kg/m２，用钢量迅速增大是显而易见的。自然，板系结构的优越性也就消失。既发挥板系结构的优越

5、性，又要克服自重过大所带来的弊病，从而发展了正交正放与正交斜放的大跨度钢筋砼井字楼盖体系，如浙江大学职工食堂（正交斜放）；香港科技大学大量采用以塑料模壳的现浇正交正放井字楼盖，跨度均达到18m以上，结构高度（1/30～1/35）Ｌ（短跨），仍是板的刚度要求。由于将实心平板按井字楼盖挖空，其自重下降50％以上，而板体系的力学特性仍然存在，同时还具备富有规律的装饰效果，因此在国内外的公共建筑的大跨度楼盖与屋盖结构中广为采用。与钢筋砼井字楼盖类似的预应力混凝土框架扁梁井字楼盖是一种适用于多、高层建筑大柱网的板柱结构，在国内外已大面积应用［２］。这

6、种结构体系仍属板柱结构体系。在柱相交处的柱上板带，以宽扁梁取代一般井字楼盖的交叉梁，因为该区剪力与弯矩均较大，提高柱上板带的抗弯与抗剪刚度是合理的，由于施加预应力，结构高度可进一步减少，即l/h可达35cm以上。另一种板柱结构体系，它是由南斯拉夫“预应力板柱建筑体系”（IMS）开拓、发展而形成的，即“整体预应力装配式板柱结构”。它是以施加预应力将多块预制带肋板通过柱或垫块连为整体，是一种装配整体式靠摩擦力传递内力的板柱结构体系。目前它使用的跨度最大为15m（中国专利局食堂），为五拼板结构。这两种结构仍属板系结构体系，是在井字楼盖的基础上改进

7、和发展，施加预应力是这两种体系的关键所在。钢筋砼井字楼盖的实质是等高交叉梁组成网格型的板状，而梁的腹部主要作用是传递剪应力使之整体受力。若将梁的腹部挖空，只保留交叉点处的钢筋砼，用它来传递剪力，使上、下肋梁共同工作，这样就可以在井字楼盖的基础上进一步减小结构自重1/3以上。由于自重大幅度下降，其配筋量自然也下降。交叉点处留下的钢筋砼(墩)，它的高宽比(h/b）=0.8～1.5范围，实际已形成块体单元，我们称之为“剪力键”或“剪力墩”。这就是空腹夹层板结构力学特性的关键所在，也是此种结构能跨越更大跨度的主要因素。1工程简介贵州工业大学邵逸夫学

8、术中心，平面布置见图1，它主要由①（18m×18m）学术报告厅；②大礼堂（30m×46.2m）；③篮球馆（24m×30m）三大功能块组成。图１原设计①为钢筋砼井字楼盖；②、③为钢