鋼筋混凝土無梁樓蓋設(shè)計(jì)體系分析

韓丹丹　梁儆

【摘 要】本文主要介紹分析普通鋼筋混凝土無梁樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土；無梁樓蓋；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Reinforced concrete floor without beam design system analysis

Han Dan-dan，Liang Jing

（Yatai Architectural Design Research Ltd Handan Hebei 056000）

【Abstract】This paper describes the analysis of reinforced concrete structures designed floor without beam.

【Key words】Floor without beam；Structural design of reinforced concrete

1. 無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)

（1）無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系也即板柱結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土無梁樓蓋是組成板柱結(jié)構(gòu)體系重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，它施工支模簡(jiǎn)單，綁扎鋼筋方便，能提供較大的建筑凈空，便于設(shè)備管道的布置與安裝，減少建筑層高；在地下結(jié)構(gòu)中采用，可以減少基礎(chǔ)埋深，減少基坑土方開挖和基坑支護(hù)費(fèi)用，當(dāng)遇地下水位埋藏淺時(shí)，還可減少施工降水費(fèi)用。

（2）從結(jié)構(gòu)傳力途徑方面來說，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)豎向重力荷載直接由板傳到豎向受力構(gòu)件柱和墻，傳力路徑簡(jiǎn)捷。與一般的梁板式樓蓋相比，它的樓板厚度較大，樓蓋的材料用量較多。

（3）從結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)方面看，無梁樓蓋的抗彎剛度較小，柱上板帶的內(nèi)力要遠(yuǎn)大于跨中板帶，柱子周邊的應(yīng)力高度集中，板與柱子連接部位的破壞形式為沖切破壞；板柱結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較普通框架結(jié)構(gòu)要小，在水平風(fēng)荷載或地震作用下，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的板柱節(jié)點(diǎn)部位會(huì)產(chǎn)生不平衡彎矩，這種不平衡彎矩的反復(fù)作用嚴(yán)重影響板柱節(jié)點(diǎn)的承載力。

（4）在非抗震設(shè)防區(qū)采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)具有較好的經(jīng)濟(jì)和安全效益，在抗震設(shè)防區(qū)，當(dāng)因城市規(guī)劃需要房屋建筑高度受到限制時(shí)，采用板柱結(jié)構(gòu)也會(huì)取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，但應(yīng)注意要采取針對(duì)性的抗震措施。

2. 無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

（1）無梁樓蓋的柱網(wǎng)通常布置成正方形或矩形，以正方形更為經(jīng)濟(jì)。

（2）無梁樓蓋每個(gè)方向不宜少于三跨，以保證有足夠的側(cè)向剛度。當(dāng)樓面活荷載在5KN/m2以上時(shí)，跨度不宜大于6m。

（3）無梁樓蓋的樓板通常采用等厚平板，板厚由受彎、受沖切計(jì)算確定，并不宜小于區(qū)格長(zhǎng)邊的1/35～1/32，也不小于150mm。

（4）為改善無梁樓蓋的受力性能，節(jié)約材料，方便施工，可將沿周邊的板伸出邊柱外側(cè)，伸出長(zhǎng)度（從板邊緣至外柱中心）不宜超過板緣伸出方向跨度的0.4倍。

（5）當(dāng)無梁樓板不伸出外柱外側(cè)時(shí)，在板的周邊應(yīng)設(shè)置圈梁，圈梁截面高度不應(yīng)小于板厚的2.5倍。

（6）無梁樓蓋柱帽的設(shè)置及尺寸一般由建筑美觀要求和板的抗沖切承載力控制。

3. 無梁樓蓋內(nèi)力的計(jì)算

3.1 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。

（1）經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法是根據(jù)彈性薄板理論的分析計(jì)算結(jié)果，經(jīng)歸納、總結(jié)、簡(jiǎn)化給出了豎向荷載作用下柱上板帶和跨中板帶在跨中截面、支座截面處的彎矩分配系數(shù)。計(jì)算時(shí)，先算出總彎矩，再乘以相應(yīng)的彎矩分配系數(shù)即可得到各控制截面的彎矩。

（2）經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法板帶彎矩分配系數(shù)如表1所示：

（3）表1中彎矩分配系數(shù)是在一定的條件下簡(jiǎn)化得到的，只要滿足這一定的條件，各截面彎矩值的誤差在工程設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法要滿足的一定條件如下：每個(gè)方向至少有三個(gè)連續(xù)跨；任一區(qū)格板的長(zhǎng)邊與短邊之比值不應(yīng)大于1.5；同方向最大跨度與最小跨度的比值不應(yīng)大于1.2；活荷載為均布荷載，且不大于恒荷載的三倍。

3.2 等代框架法。

（1）等代框架法是將整個(gè)結(jié)構(gòu)沿縱、橫向柱列劃分為具有‘框架梁“和框架柱”的縱、橫向框架，其框架梁的高度取板厚，框架梁的寬度取值與荷載的性質(zhì)有觀，當(dāng)為豎向荷載作用時(shí)，取板跨中心線間的距離，當(dāng)為水平荷載作用時(shí)，取板跨中心線間的距離的一半。

（2）按等代框架法計(jì)算內(nèi)力時(shí)，應(yīng)考慮活荷載不利布置，最后得到的框架梁彎矩值按表2的彎矩分配系數(shù)進(jìn)行分配。

4. 板柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，筆者認(rèn)為是屬板柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。綜上所述，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)板柱節(jié)點(diǎn)的破壞屬脆性的沖切破壞，且在水平荷載作用下，板柱節(jié)點(diǎn)部位會(huì)產(chǎn)生不平衡彎矩，不平衡彎矩在板柱間的往復(fù)作用，會(huì)大大消弱板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切承載能力。筆者根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及所搜集到的資料，對(duì)提高板柱節(jié)點(diǎn)抗沖切承載力的措施作以歸納：

（1）結(jié)構(gòu)布置時(shí)，盡量將無梁樓蓋結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)成剛性方案，使水平荷載集中地由抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，減小板柱節(jié)點(diǎn)部位由水平荷載產(chǎn)生的往復(fù)彎矩。

（2）結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)在無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的周邊設(shè)置邊梁，利用邊柱受扭卸去邊柱、角柱板柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)由豎向荷載產(chǎn)生的一部分彎矩和剪力；縱橫方向的柱網(wǎng)尺寸不應(yīng)相差太大；每一方向的柱網(wǎng)不宜小于三跨。

（3）設(shè)置抗沖切鋼筋提高板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切承載力，抗沖切鋼筋有箍筋和吊筋。

（4）內(nèi)埋鋼結(jié)構(gòu)抗剪鍵，提高板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切承載力，抗剪鍵可采用型鋼制作，常用工字鋼。構(gòu)件的翼緣寬厚比和腹板高厚比應(yīng)滿足規(guī)范要求。

（5）當(dāng)柱網(wǎng)尺寸較大時(shí)設(shè)置柱帽或托板。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃成若，郭富田等，鋼筋混凝土無梁樓蓋的彈塑性內(nèi)力分析，混凝土基本理論及工程應(yīng)用第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1993年.