会柔道跆拳道比赛馆中空心板结构的设计与施工（2）在平面上将每个计算单元的重心进行连线，根据前面的计算结果，将换算出的不同的梁宽和梁高值赋予重心连线）。

　　在空源自文库板中，当填充筒体沿一个方向布置时，由于顺筒与横筒方向的力学性能不同，空心板实际上是一块各向异性板。已有的研究成果表明：对于管状材料填充的空心板而言，无论顺管还是横管方向，其抗弯能力相差很小；但抗剪能力相差很大，由于横管方向无肋或少肋，横管方向抗剪能力连顺管方向的一半还不到[5]。

　　为了使空心双向板在两个方向都有足够的抗剪能力，对于边支承空心板，清华大学土建工程承包总公司与北京东方京宁建材科技有限公司在工程实践中，采用一种新的“按受力方向决定轻质管组合单元的朝向”布管方式，其步骤如下：

　　在空心板结构的各种计算方法中，拟梁法[6]由于概念直观，适用范围基本不受限制，相对于直接设计法和等代框架法（此两种方法主要适用于柱网比较规矩，相邻柱距相差不大的框架结构与板柱结构）而言，拟梁法成为规程主要推荐的计算方法。

　　（3）不同工况下的荷载值加到每段梁上，此时要注意荷载要计算准确，不要重复计算导致多算，也不要漏算荷载。

　　用拟梁法进行计算时，每块空心板内的拟梁数量可根据板的跨度和计算要求确定，且各方向均不宜少于5根。当多块空心板相邻时，相邻板块内的拟梁宜取为连续梁，计算中宜考虑拟梁的挠曲和扭转对连续梁内力的影响。

　　（1）将数根轻质管拼装成一个组合单元，该单元的宽度与管长相同，形成正方形组合空心体系。如图2所示为本工程中轻质管组合单元示意图。组合单元为三管组合体，管宽之间留有次肋，取管长等于三管与两次肋宽度之和，这样就可以使双向空心板形成交叉主肋。

　　（2）沿板的四个角作4条45º斜线º斜线的交点作条连线，将空心板平面划分四个布管区域（见图3）。

　　柔道跆拳道比赛馆又名北京科技大学体育馆，总建筑面积3万平方米，由清华大学建筑设计研究院设计，中国新兴建设开发总公司总承包建设，是一栋典型的局部带有大开间的体育场馆。整个建筑物平面尺寸为165x84m，主体结构形式为框架结构，部分楼梯间设为剪力墙，标准柱网尺寸为7.5mx7.5m。首层有两个区域为局部大开间（见上图），平面尺寸分别为36.0x11.9m和12.0x15.0m，这两块板都为预应力空心板。本工程空心板采用“由轻质材料组合单元填充的预应力混凝土现浇空心板”[1]结构技术，采用“一种带硬质加强层的轻质发泡材料填充件”[2]作为混凝土空心板中的填充轻质管。

　　在年北京会的比赛场馆中，有多个工程采用聚苯泡沫轻质管作为空心板的填充材料[3]。使用聚苯泡沫能大大降低填充管材的重量，在减轻结构自重的同时方便运输与安装；使用聚苯泡沫还有一个优点就是方便各种管线的施工。

　　在本工程的局部大开间中，既有单向板，又有双向板。虽然结构的使用荷载较大（包括建筑做法恒载及使用活载在内共计10KN/m2），但是采用预应力空心板结构技术后球盟会网页登录入口，仍可大大降低结构的高度，单向板厚度为400mm（体积空心率为44.7%），双向板厚度为350mm（体积空心率为43.5%），结构自重也较轻。

　　等代实心板法是将空心板当作实心板来计算，由于采用“按受力方向决定轻质管组合单元朝向”的布管方式，此板可以被视为各向同性板，板内弯矩与剪力的分布规律与同样长度和宽度的实心板一致。但计算变形时，单位宽度内板的刚度应取顺筒方向与横顺筒方向刚度的平均值。

　　（3）通过将空心板平面划分为众多的小区格，每个小区格内轻质管组合单元的朝向，与该区格弯矩较大值的方向（也是剪力的传递方向）一致（见图4）。

　　此种布管方式的最大好处是在计算空心板的抗剪强度时，都可以按顺筒方向考虑，克服了填充筒体沿一个方向布置时，横筒方向抗剪强度可能不足的缺点[6]。

　　本文以“拟梁法”和“等代实心板法”为例，简要介绍“按受力方向决定轻质管组合单元的朝向”的空心板的计算过程。

　　拟梁法是一种杆系结构有限元的空间框架计算法，拟梁的抗弯刚度取拟梁所代表宽度范围内各部分的抗弯刚度之和，计算时考虑顺管与横管方向的刚度不同。此法是目前应用最为广泛的有限元结构计算法，不但可以计算空心板框架结构，还可以计算空心板板柱结构。但对于施加预应力的空心板结构而言，为了准确计算结构的变形，需要将预应力的效应逐一加到各条梁上，计算过程较为复杂。在本工程中，按拟梁法计算的步骤如下：

　　在空心板结构中，对于空心板顺筒方向的受力性能毫无疑义，一般按面积相等、惯性矩相等的原则将空心板折算成工字型截面梁计算[4]。但对于空心板结构的双向受力性能一直存在争议，以大量的工程试验数据和结构分析为基础，规程[5]从根本上为空心板结构的双向受力提供了理论依据。

　　在空心板结构分析中，实体单元有限元分析法无疑最接近结构的真实受力情况。这是一种有限元法，构成分析对象的单元是空间实体单元，通过众多的实体单元组成空心板结构。此方法最接近物体的真实受力情况，被广泛应用在各种复杂结构的分析中。空心板分析时，先建立一块实心板，利用布尔运算[7]，将每个空心管所处位置掏空。然后利用程序自身的功能，自动划分实体单元，并求出荷载作用下单元的内力和变形。由于此法所建立的模型单元数众多（是杆系结构有限元法单元数的100-1000倍），所以计算耗时长，同时对计算机硬件要求也较高。在工程结构设计中不常使用，是研究中的一种校核与验证手段，也可作为评价计算方法的依据。