摘 要 建筑工程混凝土樓蓋設計，是建筑整體結構設計的重要組成部分，也是高層或者多層建筑不可缺少的一個部分。文章將就混凝土樓蓋的設計進行探討。 　　關鍵詞 建筑工程；混凝土；樓蓋設計
　　
　　樓蓋是整體建筑結構中必不可少的局部結構，整個建筑結構主要與屋蓋、豎向承載體系、基礎共同組成。不管其豎向承載體系是鋼筋混凝土、砌體，還是鋼的，只要是多層或者高層建筑，都必須要有樓蓋結構。
　　如果是平屋頂，那屋蓋結構的受載狀態(tài)同樓蓋基本一致，這就意味著，同一個水平的結構，既可以在樓層處作樓蓋結構，也可以在屋頂處作屋蓋結構，其設計方法基本相同。當然，如果建筑結構不是平屋頂，那屋蓋結構的設計就要看具體工程而定
　　1.混凝土樓蓋的類型
　　按施工方法、受力特征等，可以把混凝土樓蓋分為多個類型。而現(xiàn)澆肋梁樓蓋結構，是當前使用較為廣泛的一種，無梁樓蓋結構也較為常用。此外，還有密肋板樓蓋、壓型鋼板混凝土組合樓蓋、整體現(xiàn)澆空心板樓蓋等，也有些項目采用。下文將對常用的現(xiàn)澆肋梁樓蓋和無梁樓蓋進行探討。
　　1.1 現(xiàn)澆肋梁樓蓋
　　當前使用最多的一種樓蓋結構是現(xiàn)澆肋梁樓蓋。這種結構的特點是梁與板整澆在一起，梁成為板的肋。在樓蓋結構中每一塊板都有起特定的傳力規(guī)律。以四邊由梁支承的板為例，如果其受到的是均布荷載作用，如果板是為方形板，則傳給四根梁的荷載是一樣的，都承受荷載總量的1／4，因此，中部的荷載一般都是沿著兩個方向均勻地向四根梁傳送的。而當版面為長矩形時，板上荷載總量的大部分，就會傳給支承長邊的兩根梁。也就是說，板中部的荷載會沿著一個方向，通過較短的路線傳到支承長邊的兩根梁，如果要分析中部板帶，那計算簡圖就是兩端支承的一根“梁”。而向兩個方向或一個方向傳送的規(guī)律，就是雙向板或單向板規(guī)律，這個規(guī)律是可以用平板力學的理論進行嚴格證明的。
　　1.2 無梁樓蓋
　　板直接支承在柱上的樓蓋稱為無梁樓蓋，在設計時為了讓板與柱之間的傳力更為合理，通常會設置柱帽。從設計理論上看，梁的布置決定著板的傳力路線，其對樓蓋結構的影響是具有決定性的。也正因為如此，梁的布置都是要進行綜合考慮之后才能確定的。以無梁樓蓋為例，其在傳力上不如肋梁樓蓋簡捷，而且樓蓋自身的混凝土用量大，因此其自重也大，不過其倒是可以有效的節(jié)省空墻，這樣也使得整個建筑物的高度得以降低。
　　再如圖所示樓蓋：
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　橫向和縱向的框架梁把樓蓋分為15個板格，如果在設計時在框架梁上砌墻，把空間分隔為房間和走廊，這樣，所有房間內都沒有梁，就可以獲得更多的使用空間。而假如要設幾根縱向梁成為單向板肋梁樓蓋，那可以減少混凝土用量，但是房間內的空間會被壓縮，同時其施工步驟也較為復雜。因此，板的形式要根據(jù)實際工程進行綜合的權衡選定。
　　2.雙向板肋梁樓蓋的設計
　　2.1 雙向板的受力特點
　　2.1.1 板的支承和計算跨度 在取計算簡圖時，周邊支承的板，主要有固定和簡支這兩種支承邊界。比如說，某矩形板，其中的一條邊與鋼筋混凝土墻整澆在一起，而另外另三條邊，則一起擱支在砌體墻上；此時，其中與鋼筋混凝土墻整澆在一起的板邊，是沒有辦法發(fā)生位移的，這條邊就是固定邊，也可以稱為夾支邊；可以發(fā)生翹動的，擱支在砌體墻上的那些板邊，不合因為砌體墻而嵌固，就被稱為簡支邊。
　　如上所述，與鋼筋混凝土大梁整澆在一起的板邊，因為無法發(fā)生位移，因此被稱為固定邊。其實，在實際工程中通常情況是板與不很大的梁整澆在一起，此時梁對板的支承，既不是固定的，也不是簡支，而是彈性支承。出于計算方便，通常忽略這種梁的撓度和抗扭剛度。
　　2.1.2 板的彎矩分布特點 一般來說，在同一塊承受荷載的板內，橫斷面上的彎矩大小在不同點處是不同的，即使在同一點，因為方向的不同，橫斷面上的彎矩大小也可能是不同的。以均布荷載下三邊簡支一邊固定的板為例，在固定邊界的部位有負彎矩，而在簡支邊界處其彎矩為零。使板頂面纖維受拉的彎矩，叫做負彎矩。
　　3.雙向板按彈性理論設計
　　3.1 單塊彈性板的內力
　　板的內力由彈性薄板理論計算出來，被稱為雙向板按彈性理論設計。板材料的應力應變至始至終服從胡克定律，沒有出現(xiàn)材料屈服現(xiàn)象，是彈性薄板理論的基本假定之一。由于彈性薄板理論比較復雜，很難用它的哪一套公式來計算板的內力，所以常常是按彈性薄板理論計算若干種支承、尺寸、荷載、泊松比情況下的板內力及撓度，作為計算彈性狀態(tài)薄板內力及撓度的工具。
　　泊松比與板的彎矩及撓度是息息相關的。從嚴格意義上說，必須要按不同的泊松比制作大量表格才能更便捷的使用。但是，對于板邊或者固定或者簡支的矩形薄板來說，板力學理論的板彎矩的規(guī)律是：假如泊松比為零時板中某點K處x及y方向的彎矩分別為Mx0及My0,那么如果泊松比為非零，而且板的其他條件不變，K處x及y方向的彎矩分別成為：
　　
　　當然，對于板邊或者固定或者簡支的矩形薄板，在板撓度的上板力學理論也有一定的規(guī)律：隨著泊松比的變化，板的剛度和板的撓度都在不斷的變化，不過，剛度和撓度的乘積并不會因為泊松比的變化而產生變化。把握這些規(guī)律，是設計工作者計算彈性板的內力完成合理計算的前提。
　　3.2 單塊雙向板的設計
　　我國《混凝土規(guī)范》對鋼筋混凝土構件有嚴格的要求，所有鋼筋混凝土構件都必須要進行承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)驗算。一般而言，受彎構件正常使用極限狀態(tài)的驗算包括兩個方面的內容，即撓度驗算和裂縫寬度驗算。
　　但是對板而言，設計施工人員在依據(jù)經(jīng)驗選定板厚度之后，往往只需要做承載能力極限狀態(tài)計算。通過限定板的最小厚度來保證剛度，是國外一些規(guī)范的做法。但是我國的《混凝土規(guī)范》，目前還沒有很好的解決雙向板的撓度計算問題。假如樓蓋是單塊板，那設計的計算方法是較為簡單的，就是先按荷載情況求出控制彎矩設計值，然后按《混凝土規(guī)范》的公式計算鋼筋面積。
　　在控制彎矩的部位選擇上，通常是取板中心處的彎矩，假如板邊有負彎矩，也可以將板邊中點處的彎矩作為控制彎矩。這樣做法最大的優(yōu)勢就是簡便，盡管板中心處的彎矩，一般都不會是板中部最大彎矩，板邊中點處的彎矩往往也不會是板邊的最大負彎矩，但是其實際差別并不大。
　　3.3 多跨連續(xù)雙向板的設計
　　單塊板與設計多跨連續(xù)雙向板的計算工作過程是相同的，都是先按荷載情況求出控制彎矩設計值，在根據(jù)《混凝土規(guī)范》的相關公式，合理計算出鋼筋面積。當然，在控制彎矩設計值的計算上，比單塊板復雜。
　　3.3.1 棋盤格多跨連續(xù)雙向板 棋盤格多跨連續(xù)雙向板，指的是多跨連續(xù)雙向板由相同尺寸的若干區(qū)格板組成，同時周邊擱支在梁或墻上，任意兩區(qū)格板的交界處都擱支在梁或墻上。擱支是一種簡支情況。如下圖所示的多跨連續(xù)雙向板，假如各區(qū)格板都作用相同的均布荷載。任何兩區(qū)格板的交界處橫截面轉角都很小，此時可以認定轉角為零。這樣一來，角部的任一區(qū)格板等同于兩邊簡支兩邊固定的單塊板；內部的任一區(qū)格板等同于四邊固定的單塊板；其他的任一區(qū)格板等同于一邊簡支三邊固定的單塊板。這時，計算各區(qū)格板的內力很容易。
　　3.3.2 內力計算及組合 如果各區(qū)格板中心的彎矩和區(qū)格板每邊中點的彎矩是控制彎矩，那我們怎么布置這些控制彎矩對應的荷載呢?我們再進一步探討：
　　此時樓蓋有兩種荷載，其中一種工況是受永久荷載作用的，可以稱為恒工況，這種工況作用下，需要把A區(qū)格板中心的彎矩和邊緣的彎矩計算出來，同時也要準確的計算出B區(qū)格板中心的彎矩和邊緣的彎矩。這種工況下，整個樓蓋滿布永久荷載g的工況。這樣，我們可以得出本樓蓋的可變荷載，有兩種最不利的布置：整個樓蓋滿布可變荷載q是區(qū)格板交界處最大負彎矩的最不利布置；可變荷載下區(qū)格板中心處最大彎矩所對應的最不利布置，則是可變荷載q同列相間分布于樓蓋。
　　4.結語
　　總之，建筑工程混凝土樓蓋設計是一項很復雜的工程，設計到多個方面的內容。設計人員只有在對各種類型的樓蓋設計有初步的認識，對各種方案有足夠的了解，才能設計出科學合理，經(jīng)濟實用的樓蓋設計方案。
　　
　　參考文獻：
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　　[2] 李富民，孟少平. 鋼筋混凝土框架結構伸縮縫間距計算[J]. 中國礦業(yè)大學學報，2005（03）.

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