浙江某地下室無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　浙江某地下室無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：闡述了無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)在空間受力特點(diǎn)及計(jì)算方法，對(duì)于規(guī)則結(jié)構(gòu), 兩種算法的結(jié)果是基本相同的。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：無(wú)梁樓蓋；結(jié)構(gòu)受力；計(jì)算方法 </p><p>　　Abstract: the article discusses on the beam floor space str

2、ucture in the mechanical characteristics and calculation method for structure rules, the two algorithm's results are basically the same. </p><p>　　Keywords: flat slab floor; The structure stress; Calcula

3、tion method </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　對(duì)所有建筑物來(lái)講, 樓蓋體系方案的選擇要考慮的因素包括建筑空間功能所要求的開間大小、活荷載的大小、規(guī)劃設(shè)計(jì)所限定的建筑物允許高度、各層使用要求的最小凈高、需要對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻(xiàn)大小以及允許的邊支承條件等。在建筑物高度或?qū)痈呤芟薜那闆r下, 采用無(wú)梁樓蓋是增加樓層使用空間高度

4、的最有效方法, 同時(shí)也能滿足隔墻靈活布置的要求, 因而該樓蓋結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)、多層廠房和地下室等各類民用建筑中。 </p><p>　　1、無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn) </p><p>　　對(duì)于支承在方形柱網(wǎng)上的無(wú)梁樓板, 其受力特征表現(xiàn)為板的整體抗彎將在兩個(gè)正交方向同時(shí)和同樣地出現(xiàn)。可假設(shè)一方形開間單向板的2 根剛度很大的梁從結(jié)構(gòu)中取走, 只剩下4 根柱子來(lái)支承此板,此時(shí)板自身就不得不頂替已

5、被取消的梁的作用。因此, 無(wú)梁平板的計(jì)算可以理解為首先在一個(gè)方向像仍有梁支承的單向板那樣傳遞全部荷載, 然后在另一正交方向再完全相同地傳遞一次全部荷載, 以頂替這兩根已被取消的梁。從概念設(shè)計(jì)上這樣理解板柱體系的整體分析是完全可行的, 如圖1 所示。但在風(fēng)荷載和地震作用下, 無(wú)梁樓體系的受力則要復(fù)雜得多, 因而該結(jié)構(gòu)體系一般應(yīng)用于非抗震設(shè)計(jì)的多層建筑、非抗震設(shè)計(jì)的高層建筑以及抗震設(shè)防烈度8 度以下的建筑應(yīng)采用板柱- 剪力墻結(jié)構(gòu), 在地震區(qū)

6、該剪力墻應(yīng)能承擔(dān)全部地震作用, 各層板柱部分的截面承載力除滿足荷載效應(yīng)基本組合要求外, 尚應(yīng)能承擔(dān)不少于各層全部地震作用的20%, 即板柱體系抗震性能較差, 主要用于承受豎向荷載。 </p><p>　　圖1 無(wú)梁樓板受力示意圖 </p><p><b>　　2、計(jì)算方法分析 </b></p><p>　　板柱結(jié)構(gòu)在垂直荷載作用下的內(nèi)力及位移計(jì)

7、算一般較常用的有經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法、等代框架法和有限元法。 </p><p><b>　　⑴ 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法 </b></p><p>　　這是最簡(jiǎn)單的計(jì)算方法之一, 可以不借助任何計(jì)算工具而直接手算, 因而最受設(shè)計(jì)人員歡迎。但該法只適用于規(guī)則結(jié)構(gòu), 否則會(huì)出現(xiàn)較大誤差。分析無(wú)梁樓蓋內(nèi)力時(shí)應(yīng)符合下列條件: ①活荷載為均布荷載, 且不大于靜荷載的3 倍； ②每個(gè)方向至少應(yīng)有3個(gè)連續(xù)

8、跨；③任一區(qū)格內(nèi)的長(zhǎng)、短邊之比不應(yīng)大于1.5；④同一方向上的最大、最小跨度比不應(yīng)大于1.2；⑤不規(guī)則柱網(wǎng)和柱的偏離值不應(yīng)大于跨度的10%。按經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法分析無(wú)梁樓蓋內(nèi)力時(shí), 只要算出兩個(gè)方向板的總彎矩M0x和M0y, 再乘以彎矩分配系數(shù), 即柱上板帶和跨中板帶的支座截面負(fù)彎矩分別為0.50 和0.17, 跨中正彎矩分別為0.18 和0.15, 就可求得圖2 各部位各截面的彎矩設(shè)計(jì)值。x、y 向板的總彎矩設(shè)計(jì)值分別為: </p>

9、<p>　　M0x=qly(lx-2C/3)2/8M0y=qlx(ly-2C/3)2/8 </p><p>　　值得注意的是, M0x(M0y)相當(dāng)于簡(jiǎn)支梁在均布荷載作用下的跨中彎矩。 </p><p>　　圖2 無(wú)梁樓板板帶劃分 </p><p><b>　?、?等代框架法 </b></p><p>　　

10、該法也是手工近似計(jì)算的方法之一, 計(jì)算寬度取垂直于計(jì)算跨度方向兩相鄰區(qū)格的中心間距, 計(jì)算中縱橫兩方向均應(yīng)承擔(dān)全部荷載。在垂直荷載作用下, 板柱結(jié)構(gòu)的平板和密肋板可采用等代框架法計(jì)算其內(nèi)力: </p><p>　　① 等代框架的計(jì)算寬度, 取垂直于計(jì)算跨度方向的兩個(gè)相鄰平板中心線的間距； </p><p>　?、?有柱帽的等代框架梁、柱的線剛度, 可按現(xiàn)行規(guī)范GBJ 130- 90《鋼筋混

11、凝土升板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定確定； </p><p>　?、?計(jì)算中縱向和橫向的等代框架均應(yīng)承擔(dān)全部作用荷載； </p><p>　?、?計(jì)算中宜考慮活荷載的不利布置。按等代框架計(jì)算垂直荷載作用下板的彎矩, 當(dāng)平板與密肋板的任一區(qū)格的長(zhǎng)短邊比≤2時(shí),可分配給柱上板帶和跨中板帶支座負(fù)彎矩分別為75%和24%, 跨中正彎矩分別為55%和45%；有柱帽時(shí), 其支座負(fù)彎矩應(yīng)取剛域邊緣處的值,

12、除邊支座彎矩和邊跨中彎矩外, 分配到各板帶上的彎矩均應(yīng)乘以0.8的系數(shù)。 </p><p>　　等代框架法與經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法的主要區(qū)別在于, 等代框架法先分別算出等代框架的支座彎矩和跨中彎矩, 再按上述系數(shù)分配到柱上板帶和跨中板帶。 </p><p>　?、?無(wú)梁樓蓋的計(jì)算分析 </p><p>　　無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算可通過(guò)PKPM 軟件中的TAT或SATWE進(jìn)行,

13、它們對(duì)無(wú)梁樓蓋在三維計(jì)算中的建模處理是不一樣的。采用TAT軟件計(jì)算無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)時(shí), 由于沒(méi)有梁和柱子相連, 通常必須按照規(guī)范規(guī)定將板簡(jiǎn)化為雙向等代框架梁進(jìn)行計(jì)算, 因此在用PMCAD 對(duì)無(wú)梁樓蓋進(jìn)行人機(jī)交互式建模時(shí), 首先應(yīng)確定等代框架梁的寬、高, 再布置所定義的等代框架梁。在采用SATWE 軟件進(jìn)行分析時(shí), 由于SATWE軟件具有考慮樓板彈性變形的功能,可采用彈性樓板單元較真實(shí)地模擬樓板的剛度和計(jì)算變形。尤其是目前的版本中增加了一種能

14、真實(shí)計(jì)算樓板平面內(nèi)和平面外的剛度的樓板假定即彈性板6,因此我們就不用將樓板簡(jiǎn)化為雙向等代框架梁體系了, 而是直接對(duì)無(wú)梁樓蓋體系進(jìn)行三維分析計(jì)算。但我們還必須在建模時(shí)進(jìn)行一定的處理, 在PMCAD 人機(jī)交互式輸入時(shí), 在以前需輸入等代框架梁的位置上布置截面100×100的虛梁(但在邊界處及開洞處最好布置實(shí)梁), 其目的一是SATWE 軟件在接力PMCAD的前處理過(guò)程中能自動(dòng)讀取樓板的外邊界信息；二是為了輔助彈性樓板單元的劃分,

15、虛梁不參與結(jié)構(gòu)整體分析, SATWE 的前處理程序會(huì)自動(dòng)將</p><p><b>　　3、工程實(shí)例 </b></p><p>　　浙江省某工程為一大型地下停車場(chǎng), 地下室3 層, 地上為公園, 總建筑面積16000m2, 占地面積約4000m2, 平面尺寸100m×40m。底板面標(biāo)高-10.2m, 負(fù)1～負(fù)3 層層高分別為3.7, 3.2, 3.3m, 其

16、中負(fù)1、負(fù)2 層為停車場(chǎng), 采用無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu), 厚250mm, 底板厚800mm。梁板柱墻使用C30 膨脹混凝土, 鋼筋為HRB400。取一塊內(nèi)跨板進(jìn)行計(jì)算, 柱距7900×8200, 柱截面400×800, 柱帽尺寸1600×2000, as=20mm, 板厚h=250mm, h0=230mm。 </p><p>　　P=g+q=1.2×6.25+1.4×3=1

17、1.7 </p><p>　　N=11.7×7.9×8.2=757.93 </p><p>　　Fl =N- r(b+2h0)(a+2h0)=745.53＜0.7bhfthmmh0=764.36, 故板厚取h=250mm。 </p><p>　?、?采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法: 總彎矩=559.98, 彎矩分配結(jié)果見(jiàn)表1。 </p><p

18、>　　表1 彎矩分配系數(shù)和彎矩分配值計(jì)算結(jié)果 </p><p>　　⑵ 采用等代框架法: 對(duì)于中間跨, 若不考慮柱的影響, 等代框架的支座彎矩和跨中彎矩可分別取總彎矩的2/3(373.3) 和1/3(186.6) , 將前述的系數(shù)分配到柱上板帶和跨中板帶, 其結(jié)果見(jiàn)表1。 </p><p>　　面筋: 柱上板帶Φ14@200, 非柱上板帶Φ12@200 </p><

19、;p>　　底筋: 柱上板帶Φ14@200, 非柱上板帶Φ14@200 </p><p>　　圖3 工程實(shí)例無(wú)梁樓板配筋圖 </p><p><b>　　4、構(gòu)造措施 </b></p><p>　　4.1 無(wú)梁樓板一般是等厚的, 當(dāng)不驗(yàn)算板的變形時(shí),板的最小厚度為150mm, 且板厚與板最大跨度之比的控制值, 在有柱帽頂板和無(wú)柱帽頂板情況下

20、分別為1/35 和1/32。 </p><p>　　4.2 配筋時(shí)與設(shè)計(jì)計(jì)算相對(duì)應(yīng), 將板沿縱橫兩個(gè)方向均分成柱上板帶與跨中板帶, 然后根據(jù)各個(gè)板帶的跨中及支座上計(jì)算所需鋼筋, 如同單向連續(xù)板一樣配筋, 配置在板頂?shù)呢?fù)鋼筋在施工時(shí)易被壓彎, 故其直徑不宜小于f12。 </p><p>　　4.3 無(wú)梁樓蓋的周圍應(yīng)設(shè)置圈梁, 其截面高度不小于板厚的2.5倍及板跨的1/5。圈梁除與半個(gè)柱上板帶

21、一起承受彎矩外, 還須承受扭矩和剪力, 故須設(shè)置附加抗扭鋼筋。 </p><p>　　4.4 當(dāng)板厚h=150mm 時(shí), 受力鋼筋間距≤200mm；當(dāng)h＞150mm 時(shí), 受力鋼筋間距≤1.5h 且≤250mm。 </p><p>　　4.5 垂直于非連續(xù)邊的正、負(fù)彎矩鋼筋均應(yīng)伸到板邊, 受力鋼筋伸入邊梁、墻或柱內(nèi)的長(zhǎng)度應(yīng)符合錨固長(zhǎng)度規(guī)定, 且直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于150mm。 </p&g

22、t;<p>　　4.6 柱或柱帽寬度對(duì)中間板格彎矩分布的影響。根據(jù)分析和試驗(yàn)資料, 當(dāng)柱或柱帽的寬度與跨度之比c/l自零增至0.3 時(shí), 截面上柱上板帶及中間板帶負(fù)彎矩之和(總-M)由2/3M0降至0.6M0；而截面上柱上板帶及中間板帶正彎矩之和(總+M)則由1/3M0降至0.4M0左右。柱上板帶梁的彎矩, 尤其是其負(fù)彎矩隨著c/l的增大而出現(xiàn)異常變化, 因柱帽增大后板和柱帽之間構(gòu)成“拱”效應(yīng), 板面荷載通過(guò)“拱”作用傳至

23、柱帽和柱支座, 因此當(dāng)c/l增大到一定程度后, 如c/l＞0.1, 柱上板帶梁的彎矩由上升轉(zhuǎn)為下降趨勢(shì)。 </p><p>　　從設(shè)計(jì)角度看, 柱的c/l值一般為0.07～0.08,只有在設(shè)置柱帽的情況下才可能大于0.1, 采用柱帽的主要目的是減小荷載總靜力彎矩M0,根據(jù)計(jì)算對(duì)比, c/l=0.3時(shí)的M0值僅為c/l=0時(shí)的50%, 整個(gè)板截面彎矩就可減小一倍, 此外帶柱帽的板系一般都是無(wú)梁的。 </p&g

24、t;<p>　　因此, 在設(shè)計(jì)上作出令c/l≤0.3的構(gòu)造規(guī)定后,就不妨一律按c/l=0時(shí)的分析結(jié)果來(lái)處理板帶彎矩的分配, 不再考慮因c/l＞0 帶來(lái)的板帶彎矩的變化。 </p><p><b>　　5、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)充分利用了樓板和柱帽的實(shí)際有利條件, 經(jīng)濟(jì)合理、方便施工。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法是最簡(jiǎn)單的計(jì)算方法, 可以不借助任

25、何計(jì)算工具而直接手算,因而最受設(shè)計(jì)人員歡迎。但該法只適用于規(guī)則結(jié)構(gòu)。等代框架法與經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法的主要區(qū)別是首先要分別算出等代框架的支座彎矩和跨中彎矩, 在分配到柱上板帶和跨中板帶。對(duì)于規(guī)則結(jié)構(gòu), 兩種算法的結(jié)果是基本相同的。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 方鄂華等編著. 高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)[M]. 北京: 中國(guó)計(jì)劃出版社