摘要：随着建筑行业的不断进步，高层建筑结构设计也逐渐发生转变，传统的实心楼板逐渐被空心楼盖所取代，并且在高层建筑结构设计中得到广泛应用，在保证结构稳定性的基础上，具有一定经济优势。本文主要就空心楼盖与实心楼板在高层建筑结构设计中的实际应用进行对比分析，以进一步提高高层建筑结构设计的合理性，仅供相关人员参考。
关键词：高层建筑；结构设计；实心楼板；空心楼盖；对比
传统的高层结构以实心楼板结构为主要形式，其厚度相对较小，以楼板对框架或框剪结构中梁的约束为受力分析的要点，其中，楼板不参与高层建筑整体结构的受力分析。而空心楼盖厚度较大，其结构以扁梁为主，属于密肋梁结构体系。在高层建筑结构设计中，空心楼盖与实心楼板的实际应用存在较大差异，因此加大力度对二者的应用进行对比分析，在保证高层建筑结构设计合理性上具有重要的现实意义。
1 工程实例
本文以某高层建筑工程框剪结构为例进行分析，该建筑层高为3.4m，二级结构安全等级，结构设计基准期与结构设计使用年限为60年。建筑抗震设防烈度为7度，II类场地类别，切结构阻尼比为0.05。依据国家GB50009-2012《建筑结构荷载规范》为标准，对高建筑的荷载进行取值。该工程中，实体楼板与空心楼盖的平面布置情况如图1和图2所示。
图1 实心楼板结构平面布置图.png)
图2 空心楼盖结构平面布置图.png)
如图1和图2所示，实心楼板结构与空心楼盖结构均选用C30的混凝土等级，其剪力墙和柱子的位置和尺寸保持高度相同，剪力墙分布于建筑的四角。以高层建筑结构CAD软件对实心楼板结构与空心楼盖结构进行计算后，所得结果均满足国家标准。依据相关数据结果，对两种结构形式在高层建筑结构设计中的实际应用进行对比分析。
2 计算对比
2.1楼层侧向刚度方面
通过研究可知，就两种结构的侧向刚度来看，空心楼盖结构的各层侧向刚度约为实心楼板结构的一半左右，这与高层建筑结构的竖向构件之间的联系是密不可分的。就该建筑的实际情况来看，两种结构形式的竖向构件一致，由此可知，实心楼板与空心楼盖在侧向刚度的上差异，与梁板存在密切联系。对比来看，实心梁板的梁明显高于空心楼盖的梁，实际抗弯刚度较大，若两种结构的竖向刚度一致，则实心梁板结构的侧向刚度明显大于空心楼盖。由于当前结构计算过程中，未能够对空心楼板对整体结构的刚度贡献进行准确的分析，此种情况下，所计算的侧向刚度略低于实际侧向刚度值。因此在高层建筑结构设计中应用空心楼板时，应当将空心楼板内肋梁与扁梁浇筑方式及其对建筑结构整体刚度的影响进行准确分析，切实保证高层建筑结构设计的合理性和可靠性。
2.2地震作用下最大层间位移对比
首层两种结构的最大层间位移几乎相等，随着楼层增加，空心楼盖结构的最大层间位移开始大于实心楼板结构，而且相差的幅度也随着楼层的增加而增大，在最高层的位置空心楼盖结构的最大层间位移是实心梁板的两倍多。首层的层间位移几乎相等是因为受到了基础的强约束，随着层数增加，受到的约束越来越小，在地震作用下层间位移便越来越大了。在较高楼层，空心楼盖结构的最大层间位移之所以远大于实心楼板结构的两倍有余是因为上述的侧向刚度计算结果所导致的。
值得注意的是，空心楼盖最大层间位移出现在楼层的位置与实心楼板的不一样。空心楼盖结构的最大层间位移出现在第 7 层附近，而实心楼板结构的出现在第 5 层附近。这说明空心楼盖结构最薄弱的位置比实心楼板结构的要高，应注意薄弱位置的加强。
2.3最大层间位移角对比
空心楼盖结构的最大层间位移角都比实心楼板结构的要大，且最大层间位移角出现的位置也都比实心楼板结构的要高，与上述的计算结果保持一致。高层建筑最大层间位移角限值为 1 /800，两者均满足此限制，同时可以看出实心楼板结构的偏于安全，而空心楼盖结构偏于经济。这里还值得分析的地方是，风荷载导致空心楼盖结构的最大层间位移角大于实心楼板结构的两倍，而地震作用产生的最大层间位移角却少于实心楼板结构的两倍，这里的原因是空心楼盖结构的整体质量小于实心楼板结构，地震作用就会相对较小，因此两者地震作用下的最大层间位移角会相差得比较小。这里可以体现空心楼盖结构能够减小地震作用的特点。
2.4前三振型的自振周期与振型参与质量对比
空心楼盖结构的前三个振型自振周期都比实心梁板的要大，比后者大 30% 左右，但是振型的参与质量比实心梁板的要小。自振周期长，说明空心楼盖结构的整体刚度较柔，与上述的计算数据是吻合的，实心梁板结构整体刚度大，较为吸收地震作用，产生的地震力大，为了保证结构安全会提高整体造价，这里再次体现空心楼盖减小地震作用，降低造价的特点。
2.5结构地震作用下地震力及地震剪力
两种结构在底部 3 层的地震力相差无几，从第4 层开始空心楼盖结构的地震力小于实心梁板结构，随着楼层增加，相差幅度越来越大，在第 11 层达到最大，然后两者的地震力又开始趋向一致。结构顶层地震力突然增大，是鞭梢效应的影响导致地震力放大的结果。空心楼盖结构首层地震剪力比实心梁板结构小，相差幅度大约为 28%。随着楼层增加，相差幅度逐渐减小，到顶层两者的地震剪力几乎相等。
空心楼盖结构的地震力比实心梁板的小缘于其整体质量比较小，虽然前面其他数据分析这样会减小整体刚度，抵抗力会下降，位移会增大，但是地震力减小，能够大大提高结构的经济性，而且还能保持结构在规范的安全范围内，这是空心楼盖结构得以逐渐推广的重要原因之一。
3 空心楼盖的应用价值分析
当前高层建筑结构设计中应用空心楼盖结构时，若以CAD软件对结构体系进行计算，难以准确把握空心楼板对高层建筑整体结构的影响，一定程度上影响着高层建筑结构设计的精准度。空心楼盖结构的整体刚度低于实心梁板，最大层间位移较大。就空心楼盖结构的质量来看，其明显低于实心梁板结构的整体质量，因此在高层建筑结构设计中，在降低地震力，减小高层建筑工程造价上具有良好的应用价值，从而在一定程度上提高高层建筑的经济性和可靠性。
4 结束语
空心楼盖是当前高层建筑结构设计中的一种新型结构形式，在实际应用中能够在一定程度上改善高层建筑室内结构顶棚美观度，无需吊顶，且有效的扩大经济跨度，压缩建筑层高。与此同时，空心楼盖在高层建筑结构设计中具有良好的隔音和隔热性能，施工便捷程度高，后期运行维护费用较低。因此在高层建筑结构设计中，应当在准确把握建筑实际特点的基础上，对空心楼盖结构进行合理运用，切实提高高层建筑结构设计的稳定性和有效性。
参考文献：
[1] 陈清，江翠兰.蜂巢芯空心楼盖在某高层办公楼结构设计中的应用实例[J].广西城镇建设.2010（09）
[2] 余向前.现浇空心楼盖结构在某高层甲级写字楼中的设计实例[J].重庆建筑.2010（08）
[3] 赵剑.浅析现浇空心楼盖结构在现代化工厂房中的应用[J].内蒙古石油化工.2012（20）
论文作者:齐世宇
论文发表刊物:《基层建设》2016年21期
论文发表时间:2016/12/5
标签：楼盖论文; 结构论文; 实心论文; 楼板论文; 位移论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 《基层建设》2016年21期论文;