淺談用pkpm設計無梁樓蓋

翁英杰 ，鄭冬益 ，黎兆豐

（華南農業大學，廣州市 天河區510642）

1 無梁樓蓋的簡介

無梁樓蓋是相對梁板結構體系而言的，這種結構體系又稱板柱結構體系。無梁樓蓋因為在樓蓋結構中不設梁而得名的，它是一種雙向受力樓蓋。它直接將樓蓋支承在柱子上，樓蓋的周邊可以直接支承在剪力墻或者周邊梁上。相對于有梁樓蓋，無梁樓蓋的板厚要大些。為了增強樓蓋和柱子的整體連接性，通常會在柱頂設置柱帽。這樣能提高柱頂處樓蓋的受沖切承載力，還能減少板的計算跨度，從而減少了樓板的配筋，使樓蓋的成本減低，力學性能和經濟性更好。

由于無梁樓蓋下沒有梁，故采用無梁樓蓋的結構形式的建筑構造高度比有梁樓蓋小。采用無梁樓蓋形式時，樓層的有效凈高就加大，當凈高要求一樣時我們可以降低樓層的高度。由于板下無梁，所以板底的采光和通風都有所改善。

在施工方面，由于板下無梁，就一整塊平板，不止減少了模板的攤開面積，還降低了支模的難度。此外無梁樓板樓面鋼筋綁扎方便，設備安裝方便。由于板下無梁，減少了批蕩的面積和費用，加快了施工進度，節約了工期，對整個工程的經濟性有很大提高。故近年來，無梁樓蓋這一結構形式在國內外迅速發展起來，特別是在商場，圖書館，倉庫，地下停車場都運用得比較多。

2 無梁樓蓋的整體計算分析

目前，對于無梁樓蓋的設計一般采用pkpm系列軟件。在pkpm中，TAT模塊或SATWE模塊可以對無梁樓蓋的整體空間結構進行分析計算。現在針對這兩個模塊的設計方法做一個簡單的介紹。

2.1 TAT模塊

在TAT模塊中，我們一般按照規范的規定，人為將樓板簡化成雙向等代框架梁進行計算分析，這主要是為了解決無梁樓蓋中沒有了梁跟柱子相連的問題。所以在pkpm中PMCAD對無梁樓蓋建模時，先計算確定等代框架梁的寬和高，確定等代框架梁的剛度。梁的寬度取垂直于計算跨度方向的兩個相鄰平板的中心線的間距，高度取板的厚度。按照經驗，我們也可取取柱距的1/2板寬為等代框架梁的寬、高。然后再按照等代框架梁的寬和高作為普通的主梁輸入模型中。例如實際工程中橫向柱距為L，則該方向的帶代梁的截面為L/2* L/2，然后按住普通梁布置好。建模完成后接TAT模塊進行三維計算分析。在實際工程中，采用TAT計算和實際情況存在一定的誤差，為了讓計算更加精確，我們大多數時候用SATWE模塊計算分析。

2.2 SATWE模塊

SATWE模塊的設計過程跟TAT有所不同。SATWE模塊不用將樓板簡化為雙向等代框架梁，直接對無梁樓蓋體系進行三維分析計算。因為SATWE軟件具有考慮樓板彈性變形的功能，可以采用彈性樓板單元較為真實的模擬樓板的剛度和計算變形。2001年4月以后的pkpm中增加了彈性板6。這個樓板假定能更真實計算樓板平面內和平面外的剛度。

在PMCAD建模時，我們人為將工程等代框架梁的位置布置上截面為100*100的虛梁。按照設計經驗，邊界和開洞處還是布置實梁。布置虛梁主要是SATWE模塊在接PMCAD模塊前處理能夠自動識別邊界信息，和輔助劃分彈性樓板單元。虛梁由于沒有剛度，布置后不參加模型結構的整體分析，軟件在STAWE模塊計算分析前會自動過濾掉所有的虛梁。在計算前根據實際工程確定樓板的厚度，一般在400mm左右，還有樓面荷載的輸入等等。然后讓軟件對模型進行整體分析。

3 設計計算分析過程中應該注意問題

3.1 在模型建立后使用SATWE軟件對無梁樓蓋結構進行三維整體分析計算時需定義了彈性樓板，選擇“算法二”即總剛算法進行計算。

3.2 由于有限元的計算原理，樓板的有限元劃分長度不一樣可能對計算結果產生影響。

3.3 無梁樓蓋的周邊，應設置圈梁，其截面高度不小于版后的2.5倍。圈梁除了與柱上板帶一起承受彎矩外，還需承受未計的扭矩，所以應另設置必要的抗扭構造鋼筋。

3.4 “樓板數據生產和預應力信息輸入”菜單中可以對樓板不同部位的板厚進行修改，還可以在樓板上添加任意的荷載，包括在建模時無法輸入的板上的任意線荷載及點荷載。

3.5 如果在有梁樓蓋設計的基礎上進行無梁樓蓋的設計，在pmcad建模的基礎上，我們可以將有梁樓蓋的梁改成100*100的虛梁，還必須將里面多余的次梁刪掉，否則軟件計算出錯，不能劃分板帶。此外還必須刪掉梁上的荷載，不然板上的恒荷載會變大，會造成配筋計算錯誤，不只不科學還增加了成本。

3.6 現代高層建筑中厚板轉換層的計算，也可像無梁樓蓋結構類似進行處理計算。但是如果要在SATWE軟件中計算厚板轉換層時，使用PMCAD建模時，除了要象無梁樓蓋結構一樣要輸人虛梁以外，層高的輸人有所改變。應將厚板的板厚均分給與其相鄰兩層的層高。

結語

無梁樓蓋結構體系是近年來發展較為迅速的一項建筑結構新技術，其較有梁樓蓋存在許多優點。1906年無梁樓蓋開始在美國出現，至今有107年的歷史，在理論和試驗方面都做了很多工作，各方面都比較成熟。近年來，pkpm軟件對于設計無梁樓蓋也越來越成熟和準確。而且設計的方法和過程都比較簡單，不繁瑣。相對起其他復雜的有限元軟件，采用pkpm來設計無梁樓蓋無非是一個比較理想的選擇。可以不斷推進無梁樓蓋在各種建筑中的使用和發展。

[1] 《GB 50009，建筑結構荷載規范》[S]

[3] 《雙向板無梁樓蓋》 朱聘儒編著 中國建筑工業出版社，1999