河南工业大学 土木建筑学院 张志恒

现浇空心板结构是一种新型的水平承重结构体系，该结构受力合理、抗震性能好、经济效益明显，在工业与民用建筑中得到了广泛应用。现浇空心板常见的有圆形孔洞、矩形空洞和双向肋板等类型。本文，笔者依据板式楼盖设计的受力岛理论，采用STRAT软件对上述3种不同类型的现浇空心板结构进行建模计算分析，为该结构体系的设计与施工提供参考。

一、模型建立

分别建立圆形孔洞、矩形孔洞和双向肋板3种现浇空心板的结构分析模型，单跨简支，柱网尺寸8 000 mm×8 000 mm，楼盖厚300 mm，模壳自重0.6 kN/m2，混凝土强度等级C30，混凝土容重取25 kN/m3，弹性模量取3×104N/mm2，纵筋采用HRB400 钢筋，箍筋采用HPB300 钢筋，恒载取1.5 kN/m2，活载取2 kN/m2，通过超元布置现浇空心板，网格剖分长度为0.5 m。为便于对比分析，在上述建模计算参数一致的情况下，圆形孔洞和矩形孔洞采取相同空心率，矩形孔洞与双向肋板采用同一肋宽。

二、计算结果

1.圆形孔洞。顶板厚40 mm，底板厚40 mm，孔洞直径220 mm，孔洞间距275 mm，横肋间距1 500 mm，横肋宽度100 mm，空心率为38.13%。圆形孔洞现浇空心板变形及应力分布如图1所示。

图1 圆形孔洞变形及应力分布

2.矩形孔洞。顶板厚50 mm，底板厚50 mm，横向、纵向肋梁截面尺寸均为150 mm×300 mm，箱形内模底面尺寸为500 mm×500 mm，空心率为38.13%。矩形孔洞现浇空心板变形及应力分布如图2所示。

3.双向肋板。顶板厚50 mm，横向、纵向肋梁截面尺寸均为150 mm×300 mm，双向肋板现浇空心板变形及应力分布如图3所示。

三、计算结果分析

图2 矩形孔洞现浇空心板变形及应力分布

图3 双向肋板现浇空心板变形及应力分布

1.由于矩形孔洞现浇空心板和双向肋板现浇空心板为双向对称结构，所以其变形、应力等分布规律相似，横肋方向和纵肋方向受力性能相同；圆形孔洞现浇空心板为单边对称结构，横筒方向比顺筒方向的变形和应力大，中心区域应力呈椭圆形分布。荷载效应准永久组合作用下圆形孔洞现浇空心板最大变形为13.31 mm，最大应力为39.12 kPa；矩形孔洞现浇空心板最大变形为21.83 mm，最大应力为41.94 kPa；双向肋板现浇空心板最大变形为17.09 mm，最大应力为36.40 kPa。

2.从矩形孔洞与圆形孔洞计算结果可以看出，相同空心率下圆形孔洞现浇空心板变形小于矩形孔洞现浇空心板结构，应力变化不大。由于相同板厚及空心率情况下，两种结构形式混凝土用量一样，而圆形孔洞混凝土多集中在楼板两侧，整体刚度较大，因此变形较小。圆形孔洞现浇空心板空心率受限较大，且为单向受力，矩形孔洞空心率可以更大，它具有明显的双向受力特征，并且可以通过改变横肋、纵肋的宽度来调节结构的刚度。

3.从矩形孔洞与双向肋板计算结果可以看出，相同条件下，双向肋板现浇空心板结构力学性能优于矩形孔洞现浇空心板结构。现浇空心板底部受拉，而拉力主要由钢筋承受，双向肋板混凝土用量小，自重轻，进而受力性能较好。矩形孔洞现浇空心板的优势在于可以形成天然平面，施工便捷，使用方便，无需吊顶。

四、结论

随着人们对建筑使用功能的要求日益多样化，建筑科学得以不断发展，现浇空心板这一新型结构体系也必然会贡献出自己的一份力量。在实际工程中，力学性能仅仅是人们对建筑使用需求的一部分，还应从功能适用，施工难易、工程造价等方面考虑，选取经济合理的现浇空心板结构形式。