无梁楼盖的结构设计

PAGEPAGE10无梁楼盖的结构设计无梁楼盖是由楼板、柱和柱帽组成的板柱结构体系，楼面荷载直接由板传给柱及柱下基础。因此这种结构缩短了传力路径，增大了楼层静空，并且节约了施工模板。但楼板较厚，楼盖材料用量较多；楼盖的抗弯刚度较小，柱子周边的剪应力集中，可能会引起板的冲切破坏。由于无梁楼盖结构改善了采光、通风和卫生条件，常用于冷库、商场、仓库、书库等建筑。在地震作用下无梁楼盖体系中板柱节点将产生不平衡弯矩，这种不平衡弯矩的反复作用将严重影响节点的承载力，因此无梁楼盖体系中板柱节点是抗冲切和抗震的薄弱环节，节点的破坏是导致结构倒塌的主要原因。由于板柱节点在剪力和不平衡弯矩作用下的受力性能和破坏机理非常复杂，目前对这一问题的研究不够深入，我国目前的抗震规范、混凝土结构设计规范等技术标准中只有板节点的抗冲切验算方法，没有节点在不平衡弯矩作用下的分析和设计方法，因此，对其如何进行工程设计的研究具有一定的实际意义。同济大学对此进行了大比例尺试验研究，解决了工程实际中的问题，详细内容可参考有关资料。无梁楼盖的类型：按楼面结构形式分为平板式和双向密肋式；也可在双向密肋的空隙内，填以轻质块材。按有无柱帽分为无柱帽轻型无粱楼盖和有柱帽无梁楼盖。按施工程序分为现浇式无梁楼盖和装配整体式无梁楼盖。采用升板法施工的无梁楼盖是装配整体式的一种。按平面布置可分为边缘设置悬臂板和不设置悬臂板的。有悬臂板的可减少边跨跨中弯矩和柱的不平衡弯矩，同时也减少了柱帽类型。一、一般规定无梁楼盖的柱网通常布置成正方形或矩形，以正方形更为经济。无梁楼盖每个方向不宜少于三跨，以保证有足够的侧向刚度。当楼面活荷载在5kN/㎡以上时，跨度不宜大于6m。无梁楼盖的楼板通常采用等厚平板，板厚由受弯、受冲切计算确定，并不宜小于区格长边的1/35~1/32，也不小于150mm。为改善无梁楼盖的受力性能，节约材料，方便施工，可将沿周边的板伸出边柱外侧，伸出长度（从板边缘至外柱中心）不宜超过板缘伸出方向跨度的0.4倍。当无梁楼板不伸出外柱外侧时，在板的周边应设置圈梁，圈梁截面高度不应小于板厚的2.5倍。圈梁与半个柱上板带共同承受弯矩和剪力外，还承受扭矩，因此应配置附加抗扭纵向钢筋和箍筋。附加抗扭纵向钢筋和箍筋的最小配筋率分别为：（6）无梁楼盖的柱帽形式和尺寸，一般由建筑美观要求和板的冲切承载能力控制。柱帽扩大了板在柱上的支撑面积，减少了板的计算跨度，也增加了房屋的刚度。柱帽的宽度，一般为为板的跨度。常用的柱帽形式及配筋见图1、图2。二、无梁楼盖的板带划分计算简图和常用计算方法1、板带划分计算简图宁板带划分计算扣简图如并图斯3片所示。丧劲衔a融）瞎洽糠微危测b坑）屡劈象源魄c姿）欣图蛋1正无梁楼盖假的柱帽形式镜a竞）用于轻荷咐载块陷b村）用于重荷题载妇抬c顽）用于重荷载射图惠2哑罚无梁楼盖柱帽织的构造配筋侧2凉、幼等代框架法累等代框架法，芳即将整个无梁台楼盖结构分为轰沿纵、横柱列聋方向划分为纵守、横两个方向务的等代框池架。等代框架骂的梁的宽度为欠竖向荷载作用怠时，取板跨中聚心线之间的距洁离；负为水平荷载作嚷用时，则取板朵跨中心线之间旋距离的斯一半较为适宜爽。等代框架梁晒的高度取板的题厚度。等代框脱架梁的跨度，败取等于母c方为柱帽宽度。堂等代框架的计腿算高度为：对香于楼层，取层吵高减去柱帽的橡高彻度赌;个对于底层，取妈基础顶面至该谈层楼板底面的炮高度减去柱帽樱的高度。弃图著3废坦板带划分计算图简图冷当仅有竖向荷栗载刃时灰,亏等代框架可近啄似的按分层法寸计常算饱:劝所计算楼板均竖看作上层柱的坝固定远呀端匆.展这就将一个等便代的多层框架浇的计算变为简落单的二层或一脊层碗(询对顶元层港)婆框架的计寺算青.蜡计算中应考虑察活荷载的不利战组凑合孤.昆最后得出的等庸代鲜框架梁弯矩时值鞭,夏按野表返1深中的系数分配枯给柱上板带和叫跨中板带局。枪表崖1湖插等代框架梁弯北矩分配系数表偿截篮陡酸面债柱上板带如跨中板带林内端捐炎跨欧支座截面负块弯矩钞0.75面0.25堆跨中正弯矩考0.55械0.45裙边首真单跨查坡第一内支座截情面负弯矩做0.75漆0.25悉跨中正弯矩隆0.55断0.45辣边支座截面负津弯矩变0.90躁0.10辈等代框架法的彻适用范围为任切一区格的长跨充与短跨之比棋不大式于渐2县;够可用于经验系藏数法受到限制玩处贡,漂如双跨结构越、述不等跨结构岭、等活荷载过大的显结构肉、护不同的竖向荷梅载和水平荷载找等救。寸3它、甲经验系数法膜经验系数法是采最方便的方法阅，因而被广泛秧采用。经验系屿数法是在试验尺研究与实践经新验的基础上提锄出来的，计算垮时只要算出总读弯矩，再乘上耀弯矩分配系数朵，即得各截面腐的弯矩。但此规法适用于比较晚规则的等代框章架且必须符合沙下列条件：膀每个方向至少联有三个连续浴跨慢;透同一方向上的居最大跨度与最驶小跨度之比应附不大炮于匀1.涝2直，奶且两端跨不大口于相邻的内跨趣；渴任一区格的长开边与短边之比悟应不大北于池1.吸5台；叔活荷载与静荷蜡载之比应不大祖于烟3抛。搭构经验系数法的涛计算荷载，按津全部均布荷载合计算，不考虑燕活荷载的不利探组合。鞠计算一个区格轿的跨中弯矩与猪支座弯矩的总刺和，平对茂x妹方向的总弯矩摄为：千咐皆（寺1冶）陕对于y谱方向的总弯矩疗为贪：应贺微它嫌（领2捞）蹦式矮中捷益c绵—兄—育柱帽宽度；逼汤q捎—令—润均布荷载；手板柱节点处上玉、下柱柱端弯转矩之和可近似疏取以下数值布：恰中恒柱快宿拳除细边稳柱燕淹慰液术励上、下柱的弯晌矩，杰可按线刚度进渣行分配。如楼羞盖外边缘有悬嫩臂伸出，则边晶柱节点弯矩可欺扣除由悬臂荷恼载引起的弯矩淡后再分配。荷计算出总弯矩鼻后，按迁表仔2策中所列系数将慕总弯矩分配给悬柱上板带和跨畏中板带。铸表县2姨雾宰经验系数法总坟弯矩分配表锅套截瘦拴任面刺柱上板带膏跨中板带升内键锄跨奇支座截面负仓弯矩拘0.17仍跨中正弯矩院0.18瞎0.15蹄边轧仁跨洲第一内支座截暖面负弯矩蚂0.50块0伞.17疯跨中正弯矩干0.22堵0.18益边支座截面负畏弯矩湿0.48剂0.05凡注烛：然1请.猛在弯矩值不变夫的条件下，必迈要时允许将柱铲上板带负弯矩滚的萄10祝%槐分给跨中板带臂负弯矩。币2.夏辨此表为无悬臂脚板的经验系数舰，有较小悬臂校板时仍可采用冻；当悬臂板较油大且其负弯矩醋小雪于边支座截面杠负弯矩时，须晨考虑悬臂弯矩群对边支座与内库跨的影响。三、截面设计毒对竖向荷载作至用下有柱帽的处板，考虑到板旦的穹顶作用，锄除边跨跨中及颠边支座外，其社他截面的计算农弯矩，均乘统以位0.惧8仿的折减系数。恩板的有效高度合，同一区格在组两个方向的同亮号弯矩作用下难，应分别采用烧不同的有效高早度拴。辫当为正方形区呜格时，为了简默化起见，可取荣两个方向有效犯高度的平均值微。还四沫、首无梁楼盖的冲溉切计算挤对于无梁的平洋板楼盖。当柱率内仅有上、下侄层轴向乘力鲁N纲t玉及伴N们b圆而无弯矩作用然时，下柱压显力长N贤b饿与上柱压包力皆N角t膨之差对板构成剥均匀冲切作用纷，见图甜4a艇。渣图村4钢享板的冲切吉a孝）柱的冲切共力姓况b窗）板顶裂券缝挑要c唇）板的冲切临店界截面魂1色—汉锥台斜仙面味回2胆—产临界截面旅平板受柱自下守而上的冲切作屡用后，将首先达在请板的顶面围绕坡柱子发生环向藏裂缝，在板的丙双向负弯矩作致用下，发生辐廉射状仅裂缝，见啦图席4仁b看。系感冲切破坏的极庄限界面为倒锥号台形，大底面碑在上，小底面暑在下。冲切破睁坏倒锥台的斜迷面大体恨呈辟4画5摘度倾角。阳尽管冲切破坏纺界面是斜向的指，但为了分析鄙计算，假想一毕个围绕（或局狸部冲切荷载面骡）四周并和柱低子保持一定距呜离的竖向面作异为受剪面，这赞是一个和试验铃结果拟和后的剪虚拟截面，称竭为冲切临界截丹面。冲切临界拜截面的位置应秒是它的周长为拖最小且距柱（脊或冲切截面）均周边枣/2垫处板垂直截面受的周长，见图壳4c汁。博在局部荷载或绢集中反力作用校下不配置箍筋碰或弯起钢筋的汇板，其受冲切勉承载力应符合菌下列规定（以图枪5检）搬稻翻赤a)劣售鼓心差麻盛b旁)跳图怖5西亿板受冲切承载面力计算可局部荷载作用敬下杠俊b垒）集中反力作滨用下桌1国—偏冲切破坏锥体傲的斜截章面搜孕2渣—困临界截面建3葡—鼠临界截面的周率长疮贷4茄—遭冲切破坏锥体域的底面线佛故鹊唐润否（抽3芳）猪垒系数朝按下列公式计暑算，并取其中新较小值：由翠菜峡脆（感4栏）诱各罗症便（择5鞠）毒式中梅—撒—分局部荷载设计少值或集中反力雾设计值：对板点柱结构的节点柳，取柱所承受执的轴向压力设焦计值的层间差绝值减去冲切破童坏锥体板所承眉受的荷载设计冶值；当有不平蔽衡弯矩时，应昨按《混凝土结庆构设计规范》勺（寄GB5001昼0俊—电200葵2尸）第列7.7.5意的规定确高定预;蚀—映—跟截面高度影响青系数：踪当趴h蠢800mm葱时，取弹=1.季0街，充当瓜h骂2000mm跳时，取堆=0.9麻，其间按线性郑内插法取用；谅—董—堂混凝土轴心抗爷拉强度设计值鸦；焦—立—拳临界截面的周另长：距离局部本荷载或集中反代力作用面积周蒸边趋/形2丘处板垂直截面乌的最不利周神长灭;决—砌—毫截面有效高度爸，取两个配筋副方向的截面有匠效高度的平均世值；先—鬼—兼局部荷载或集奥中反力作用面棵积形状的影响可系数；鹿—叛—虹临界截面周长活与板截面有效绕高度之比的影蹦响系数；歼—挂—兄局部荷载或集集中反力作用面或积为矩形时的锐长边与短边的修比值，摇不宜大焰于蔽4蛇；当被<狮2凤时，取蹄=2丈；当为面积圆艰形苦时，取铁=示2徐；蚁—摧—给板柱结构中柱殊类型的影响系勇数。对中柱，局取联=4火0哥；对边柱取浅=3脱0牢；对角柱，取监=20桌。坐2锁、研配置箍筋或弯密起钢筋的板泼受冲切截面应婶符合下列条件欣：饱做坟关烫兼傅辟轧（浅6剧）不板受冲切承载俩力应符合下列生规定：当配置箍筋时孕永远冻需衬艺恩（现7鸦）颗当配置弯起钢肾筋时箩童捧跃屋洽欧（混8的）茧式怪中哑好—富—申与破呈废4察5翅度冲切破坏锥禽体斜截面相交赤的全部箍筋截讽面面积；院稿—初—砖与匠呈寒4稿5吴度冲切破坏锥买体斜截面相交团的全部弯起钢汽筋截面面积；会接割α—摘—肚弯起钢筋与板数底面的夹角。箩对配置抗冲切食钢筋的冲切破罩坏锥体以外的模截面，还应按肠式朽（培3施）进行受冲切界承载力计算，帮此时，葵应取配置抗冲鸟切钢筋的冲切迎破坏锥体以市外谈0.5沿处的最不利周接长。陷当无梁楼盖的父跨度大于扎6m茅，荐或其相邻跨度拢不相等时，按咳等效静荷载和锋静荷载共同作届用下求得的冲分切荷载，应乘丸以系非数液1.击1弯作为冲切荷载弱设计值。当无夜梁楼盖的相邻窑跨度不等，且贴长短跨之比超恳过梦4肝：秀3满，或柱两侧节砍点不平衡弯矩萍与冲切荷载设窜计值之比超过梁（忍c苗为柱边或柱帽如边长）时，应柳设箍筋。独注：当有可靠谢依据时，也可质配置疾其他有效形式衡的抗冲切钢筋捕（如漏Ⅰ禁字钢、槽钢、果抗剪锚栓和扁效钢南U奋行箍胁等）。筋五闹、晒运痕用瘦PKPM水软件进行无梁锋楼盖的清设计什对无梁楼盖这皮种结构来说，屯其设计计算主拦要分为两块：妙结构整体的空桌间结构分析和技无梁楼盖本身暖的分析计算。臣目前，助PKPM阀系列结构设计皂软件对这两方俘面的设计都已碧经有比较成熟网的分析方法。挤下面我们就此挽分别做一些介骑绍：揭1贷、热无梁楼盖的整税体三维计算喜无梁楼盖脆结构的整体计蓬算可通过拳PKPM限软件中的晌TAT亮软件或辛SATWE桑软件进行。当击然，这两个软摘件对无梁楼盖级在三维计算中高的建模处理是铲不一样的：颂在无TAT贺软件中，对于绣无梁楼盖结构望来说，由于没蚕有梁和柱子相拼连，一般我们烂必须按照规范脚中的规定将板盯简化为双向等逗代框架梁进行奏计算。因此，耀在用鞋P稀MCAD赖对无梁楼盖进镰行人机交互式拔建模时，首先猾应确定等代框确架梁的宽、高菠，也即确定等惩代框架梁的刚丈度。一般来说响，等代框架梁玻的刚度由板宽慕决定：我们通逢常取柱距的很1/2胞为等代框架梁康的宽度从。确定等代框娘架梁的刚度之呢后，再将等代挤框架梁作为普钞通的主梁输入乞。障模型建立后再准接力宪TAT番软件进行三维效分析。静TAT票的分析计算过冻程我们在此就迅不赘述了。当脂然，这种方法灌对楼板的模拟捆与实际工程情再况有一些出入纤，因此我们还中可以采用茧S滩ATWE巷进行更为准确顿的计算。能在采用滥SATWE改软件分析无梁稍楼盖结构时，逃由于补SATWE邻软件具有考虑输楼板弹性变形禽的功能，可以胆采用弹性楼板厉单元较为真实劫的模拟楼板的不刚度和计算变兼形。尤其是在傅2001差年吓4付月以后的版本馋中增加了一种浙能真实计算楼化板平面内和平异面外的刚度的淘楼板假定：弹锐性板臭6区。因此我们就熟不用将楼板简变化为双向等代锅框架梁体系了籍，而是直接对货无梁楼盖体系域进行三维分析家计算。当然，蝴我们还必须在碗建模时进行一蜡定的处理：在构PMCAD外人机交互式输论入时，在懒TA管T颈软件中冲需输入等代框打架梁的位置上丑布置截面尺寸凝为千100*10铺0叨的矩形截面虚僚梁。（但在边荐界处及开洞处恢最好是布置实阶梁）。地这里布置虚梁漫的目的有二：壮其一是为了雹SATWE铃软件在接力经PMCAD裹的前处理过程投中能够自动读写取楼板的外边筋界信息；其二霉是为了辅助弹半性楼板单元的伟划分。当然，饮虚梁是不参与悠结构的整体分燃析的，实际上拖SATWE呜的前处理程序明会自动将所有糖的虚梁过滤掉富。此外，为了营正确分析该结扛构，在荒SATWE仰程序中还应将度无梁楼盖的楼呀板定义为弹性球楼板。江模型建立释后就可使用雹SATWE乏软件对无梁楼锋盖结构进行三执维整体分析计炎算了。必须注营意的是，由于鼻在此定义了弹驱性楼板，我们浅必须选岭择音“隔算法食二筐”阀即总刚算法进恳行计算。轨2警、则楼盖的设计计裕算渔无梁楼盖祖的整体分析计相算完成后，我众们可以利用栽SATWE闯软件中言的证“撇复杂楼板有限等元计情算标”赏SLABCA钢D勤模块进行楼盖炕的分析计算。浇首先点西取逼“林生成楼板有限堆元分析数厨据班”稠菜单来生成有性关的计算数据鞠，波并将相应的计伸算条件及计算壮参数进行定义缓。如果是预应睛力楼板的话还果应选取树预应力参数星。诚当然，此时必恋须注意的是：盲由于有限元的烈计算原理所致笋，对于楼板的打有限元划分长方度不一样可能叉会对计算结果瞎产生一定的影动响。欧同时我们还可惨补充输入无梁元楼盖的其它数旷据，如楼板的凳洞口及柱帽等明特殊构件。并痰可对楼板不同盯部位的板厚进乞修改：同时，糠我们还可以在震楼板上添加任薪意的荷载，包患括在呈PMCAD灾建模时无法输欺入的板上的任艰意线荷载及点安荷载。谢此外，我们还窃可以输入支座巷沉降及约束等况补充数据。盖SLABCA享D肃的补充数领据输入完毕后破我们就可以通构过疾“毒有限元分析和郊计翠算敌”圾菜单对无梁楼邮盖进行感设计计算了。币对无梁楼盖的毯计算内容主要北包括楼板的内紧力、位移、配芹筋计算及板的完冲切验算等。执计算完毕后再景通斧过铜“占分析结果图形势显夏示疾”娇菜单查询其计抗算结果。鲁六昨、夫无梁楼盖的构饭造要求痒1财、露柱帽的形式及母构造配筋掏见窝图粥1丑、辫图宋2虎。坐2彼、鼠无梁楼盖无柱谜帽结构献（卧1齐）抗冲切箍筋屠配碎置认哭戒按计算所需的郑箍筋及相应的伙架立钢筋截面裹面积应配置在熟与描4昂5勉度冲切破坏锥长体面相交的范欺围内，且从集纺中荷载集中面知或柱截面边缘牧向外的分布长亲度不应小于争1.5遮；赢箍筋应做成封侍闭式，箍筋直冲径不应小于椒6mm杨，也不宜大于指12mm剂，其间距不应始大于泡/燥3资，见怪图万6捉。贷洞香扒疫a股）伪袖聚节值发振侮毯啊黄宝骨b斧）近图虾1-1-6扎稼板中抗冲切钢认筋布置套A剩）用箍筋作抗笑冲切钢纷筋脖逢b丽）用弯起钢筋耀作抗冲切钢筋醋注：图中尺寸键单轨位武mm属1益—伴冲切破坏锥遗体津2抄—反架立钢盗筋呜献3斩—素箍裂筋久杠4杂—息弯起钢筋详（袋2独）抗冲切弯起情钢筋配仿置虏贸守按计算所需的诚弯起钢筋其弯农起角度可根据伶板的厚度之在倾30~4桑5夜度之间选取；妥弯起钢筋的倾骨斜段与冲切破改坏锥体斜截面拖相交，其交点指应在集中荷载栽作用或柱截面逃边缘木以些外者1/2~2/伶3亏板厚的范围内铺。弯起钢筋直谢径不宜小于碗12mm捉，且每一方向钻不宜小于三根承。见漫图歪6录b铸。撑（光3宽）板的厚度不珠应小于阴150mm之。晃3轰、绳楼板配筋形式桨楼板配筋一般拆采用双向配筋卖。部在柱上板带和屠柱上板带相交足区，弯矩同号姥，均为负值，叫钢筋均布置在驱板顶窗；在跨中板带损与跨中板带相犯交区，弯矩同递号，但均为正究值，钢筋均布浴置在板巷底所;垄在跨中板带与泳柱上板带相交拐区，棕弯矩不同号，厅柱洲上板带为正值昂，钢筋布置在态板底，跨中板凳带为负值，钢旺筋布置在板面劈。对同号弯矩患区，应将较大叉弯矩方向的受念力钢筋置于外鲜层。略支座上承受负旨弯矩的钢筋，遣宜采用不小于叫直径为也12mm苦的钢筋。梦考虑抗震的无应梁楼板。板顶孝面应配置抗震裂钢筋，其配筋梅率应大于准0.2菌5默ρ兔（傍ρ泻为支座处负钢伏筋的配筋率）投。国无梁楼盖钢筋追简副图览7究。礼图定7舰圈无梁楼盖的配冠筋饲4扯、弓设置抗震墙的晨板柱结构抗震池设计要求添（弄1览）房屋的周边垃和楼梯、电梯际洞口周边应采药用有梁框架。铸抗震烈只度研8茄度时宜采用有猫托板或柱帽的将板柱节点，托皱板自或柱帽根部的匹厚度（包括板烛厚）不宜小于帜柱纵筋直径津的柏1蓬6荐倍。托板或柱倾帽根的边长不碎宜小羊于冷4坚倍板厚及柱截百面相应边长之经和。译（骑3侨）房屋的屋盖发和地下一层顶护板，宜采用梁乌板结构。怠（名4丛）验板柱结构在地旬震作用下按等护代平面框架分相析时，其等代析梁的宽度宜采墓用垂直于等代醋平面框架方向厉柱距悼的耐50%备决。杂（票5宋）无柱帽平板雁宜在柱上板带警中设置暗梁，鸦暗梁宽度可取含柱宽及柱两侧拐各不大穴于智1.似5飞倍板厚。暗梁号支座上部钢筋胶面积应不小于悔柱上板