摘 要：现浇混凝土空心楼盖是相对于普通楼盖结构来说的，它是一种在楼板中布置一定数量的箱体、块体来代替部分混凝土而做成的无梁楼盖结构，空心楼盖结构在室内没有凸出底板的主次梁。文章首先建立这两者结构模型，通过模型数据分许，来比较这两种结构在水平地震力作用下结构层间的位移和梁柱的内力及在水平地震力作用下振型周期、主振型特征。分析结果表明，在同等水平地震作用下，普通楼盖的变形、层间位移较小，但两种结构梁柱的内力无明显区别；普通楼盖的整体刚度较空心楼盖大，而振型周期较小。
关键词：薄壁箱型现浇混凝土空心楼盖；模态分析；反应谱分析
中图分类号：TU375.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）11-0164-02
现浇混凝土空心楼盖是相对于普通楼盖结构来说的，它是一种在楼板中布置一定数量的箱体、块体来代替部分混凝土而做成的无梁楼盖结构[1]，它的特点是自重小；没有凸出底板的主次梁节约建筑高度、结构整体刚度小；结构的地震作用力相对较小；空心板具有保温隔热等优点，尤其适用于现在要求的大柱网、大开间的商业、办公建筑中。近几年在国家逐步的推广下，相应的规范标准逐步实施，带动了空心结构在工程中的应用。文章首先建立两种楼盖结构：梁板式楼盖模型和空心楼盖模型，采用SAP2000有限元结构分析软件[2]，来比较这两种结构在水平地震力作用下结构层间的位移和梁柱的内力（弯矩）及在水平地震力作用下前六阶振型周期、主振型特征（前三振型）等。
1 模态分析
1.1 模型数据
首先建立结构模型的坐标系：采用三维坐标系，X轴、Y轴、Z轴分别对应模型横向、模型纵向和竖直方向。根据重力荷载代表值相等的原则建立两种结构的数据如下：两种不同模型层高均为3.6 m，七层模型，总高度25.2 m，无地下室；结构横向边跨跨度为9 m，横向中间跨的跨度为2.7 m，结构纵向跨度均为 9 m；柱子截面尺寸上下一致，均为600高，600宽，两种结构四周均设边梁，截面尺寸统一为400宽，700高；空心楼盖结构中间梁截面尺寸为宽600 mm，高350 mm，上下板厚各为50 mm，板间肋梁截面尺寸为150 mm×350 mm，楼盖总厚度为350 mm；普通楼盖结构中间主梁截面尺寸为宽400 mm，高700 mm，次梁的截面尺寸宽为300 mm，高600 mm，板的厚度为120 mm。
1.2 模态分析结果
两种模型的前6阶振型周期，见表1。
对比数据可以看出：
①自振周期。对比前6阶振型自振周期特点可以看出，空心楼盖结构的振型周期与普通楼盖结构的比值分别是1.11倍、1.1倍、1.04倍、1.11倍、1.14倍、1.05倍，差别较大的振型周期分别是第二和第五振型。
②振型特性。对比模型的前三阶振型特性，空心楼盖结构第一振型是平动振型（Y方向），因为模型质量参与系数Ux+Uy >Rz，且Uy>Ux；第二振型为平动振型（X方向），因为模型质量参与系数Ux+Uy>Rz，且Ux>Uy；第三振型为扭转振型（绕Z轴），因为模型质量参与系数Rz>Ux+Uy。同理，可以看出普通楼盖结构前三阶振型的振型特性与空心楼盖模型相同，即第一振型是平动振型（Y方向），第二振型为平动振型（X方向），第三振型为扭转振型（绕Z轴）。说明两种楼盖结构的振型特性具有一致性。
2 反应谱分析
2.1 地震参数与荷载
①地震作用参数。取郑州本地的抗震设防参数，7度（0.15 g）；第二组；Ⅱ类场地；特征周期设定为Tg=0.40 s。
②荷载取值[3]。两种结构主要房间楼面活荷载标准值按规范取2.0 kN/m2（一般楼面荷载）；结构本身的梁板柱自重均考虑在内，以及在主梁上加砌块填充墙的荷载，其重度取5.5 kN/m3；，走廊过道以及楼梯间活荷载标准值按规范取3.5 kN/m2 ；风荷载及竖向地震作用的影响本文暂不考虑。
2.2 模型层间的位移及层间剪力
2.2.1 模型层间的位移
普通结构、空心结构1～7层的层间位移角分别如下：6.1、9.2、8.9、8.3、6.1、5.3、3.9；7.1、11.3、10.5、9.9、8.1、6.3、4.2（单位：10-4）。
对比数据可以看出，两种楼盖模型在地震作用下的各个楼层的层间位移角的变化规律基本相同，楼层最大的层间位移出现的位置相同，都在第二层，层间位移角从二层开始变小；但从数值上看空心楼盖结构的位移较大，这说明两种结构的刚度相比，普通楼盖的大。原因是空心楼盖用空心厚板代替了梁，空心板内存在大量的空格，板内部只有肋梁，造成空心板的空间刚度较小，进而使整个空心结构的刚度变小。
2.2.2 结构层间剪力
普通结构、空心结构1～7层的层间剪力分别如下：2 107、 1 980、1 850、1 647、1 480、1 230、610；2 150、1 945、1 801、1 621、 1 498、1 310、645（单位：kN）。
对比数据看出，两种楼盖模型层间剪力基本相同，且变化规律都是逐层减小，底层的层间剪力最大，而顶层的层间剪力最小。
2.3 地震作用内力
结构的内力主要包括弯矩、剪力和轴力，但在此只取弯矩进行分析。
2.3.1 框架柱弯矩
普通结构、空心结构1～7层的柱弯矩分别如下：244、128、118、111、105、95、52；248、110、98、87、80、65、49（单位：kN・m）。
2.3.2 结构框架梁的弯矩
普通结构、空心结构1～7层的梁弯矩分别如下：45、50、51、49、45、40、37；93、97、85、79、65、42、30（单位：kN・m）。
从以上数据可以看出，在水平地震力作用下两者的弯矩值不相同，值相差较大，可以看出两结构的内力分配规律不完全相同，但在地震作用下其总体表现规律具有一致性，就是结构内跨梁柱的内力（弯矩）比结构边跨梁柱内力（弯矩）大。
3 结 语
①两种楼盖结构的不同对结构的振型特性无明显的影响，即第一振型、第二振型均为平动振型，第三振型为扭转振型。但空心板内存在大量的空格，板内部只有肋梁，使普通楼盖结构的整体刚度比空心楼盖的刚度大，在同等的水平地震力作用下，空心楼盖结构的变形、层间位移与普通楼盖相比都较大，这就要求高层空心楼盖设计时，空心楼盖的抗侧刚度要提高。
②在水平地震力作用下两者的弯矩值不相同，值相差较大，可以看出两结构的内力分配规律不完全相同，但在地震作用下其总体表现规律具有一致性，就是结构内跨梁柱的内力（弯矩）比结构边跨梁柱内力（弯矩）大。
参考文献：
[1] 王本淼，邹银生，朱清平.薄壁箱体现浇混凝土空腹板用薄壁箱体[P].中国专利，ZL022822070，2003.
[2] 北京金土木软件技术有限公司.SAP2000中文版使用指南[M].北京：人民交通出版社，2006.
[3] GB 50009-2012，建筑结构荷载规范[S].