浙江某地下室無梁樓蓋結構設計

1、<p>　　浙江某地下室無梁樓蓋結構設計</p><p>　　摘要：闡述了無梁樓蓋結構在空間受力特點及計算方法，對于規(guī)則結構, 兩種算法的結果是基本相同的。 </p><p>　　關鍵詞：無梁樓蓋；結構受力；計算方法 </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：TU318文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　對所有建筑物來講, 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)劃設計所限定的建筑物允許高度、各層使用要求的最小凈高、需要對結構整體剛度的貢獻大小以及允許的邊支承條件等。在建筑物高度或層高受限的情況下, 采用無梁樓蓋是增加樓層使用空間高度

4、的最有效方法, 同時也能滿足隔墻靈活布置的要求, 因而該樓蓋結構廣泛應用于商場、多層廠房和地下室等各類民用建筑中。 </p><p>　　1、無梁樓蓋結構受力特點 </p><p>　　對于支承在方形柱網上的無梁樓板, 其受力特征表現為板的整體抗彎將在兩個正交方向同時和同樣地出現。可假設一方形開間單向板的2 根剛度很大的梁從結構中取走, 只剩下4 根柱子來支承此板,此時板自身就不得不頂替已

5、被取消的梁的作用。因此, 無梁平板的計算可以理解為首先在一個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。從概念設計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。但在風荷載和地震作用下, 無梁樓體系的受力則要復雜得多, 因而該結構體系一般應用于非抗震設計的多層建筑、非抗震設計的高層建筑以及抗震設防烈度8 度以下的建筑應采用板柱- 剪力墻結構, 在地震區(qū)

6、該剪力墻應能承擔全部地震作用, 各層板柱部分的截面承載力除滿足荷載效應基本組合要求外, 尚應能承擔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 無梁樓板受力示意圖 </p><p><b>　　2、計算方法分析 </b></p><p>　　板柱結構在垂直荷載作用下的內力及位移計

7、算一般較常用的有經驗系數法、等代框架法和有限元法。 </p><p><b>　?、?經驗系數法 </b></p><p>　　這是最簡單的計算方法之一, 可以不借助任何計算工具而直接手算, 因而最受設計人員歡迎。但該法只適用于規(guī)則結構, 否則會出現較大誤差。分析無梁樓蓋內力時應符合下列條件: ①活荷載為均布荷載, 且不大于靜荷載的3 倍； ②每個方向至少應有3個連續(xù)

8、跨；③任一區(qū)格內的長、短邊之比不應大于1.5；④同一方向上的最大、最小跨度比不應大于1.2；⑤不規(guī)則柱網和柱的偏離值不應大于跨度的10%。按經驗系數法分析無梁樓蓋內力時, 只要算出兩個方向板的總彎矩M0x和M0y, 再乘以彎矩分配系數, 即柱上板帶和跨中板帶的支座截面負彎矩分別為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計值。x、y 向板的總彎矩設計值分別為: </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)相當于簡支梁在均布荷載作用下的跨中彎矩。 </p><p>　　圖2 無梁樓板板帶劃分 </p><p><b>　?、?等代框架法 </b></p><p>　　

10、該法也是手工近似計算的方法之一, 計算寬度取垂直于計算跨度方向兩相鄰區(qū)格的中心間距, 計算中縱橫兩方向均應承擔全部荷載。在垂直荷載作用下, 板柱結構的平板和密肋板可采用等代框架法計算其內力: </p><p>　?、?等代框架的計算寬度, 取垂直于計算跨度方向的兩個相鄰平板中心線的間距； </p><p>　　② 有柱帽的等代框架梁、柱的線剛度, 可按現行規(guī)范GBJ 130- 90《鋼筋混

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

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乘以0.8的系數。 </p><p>　　等代框架法與經驗系數法的主要區(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, 再按上述系數分配到柱上板帶和跨中板帶。 </p><p>　?、?無梁樓蓋的計算分析 </p><p>　　無梁樓蓋結構的整體計算可通過PKPM 軟件中的TAT或SATWE進行,

13、它們對無梁樓蓋在三維計算中的建模處理是不一樣的。采用TAT軟件計算無梁樓蓋結構時, 由于沒有梁和柱子相連, 通常必須按照規(guī)范規(guī)定將板簡化為雙向等代框架梁進行計算, 因此在用PMCAD 對無梁樓蓋進行人機交互式建模時, 首先應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 軟件進行分析時, 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地模擬樓板的剛度和計算變形。尤其是目前的版本中增加了一種能

14、真實計算樓板平面內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化為雙向等代框架梁體系了, 而是直接對無梁樓蓋體系進行三維分析計算。但我們還必須在建模時進行一定的處理, 在PMCAD 人機交互式輸入時, 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梁), 其目的一是SATWE 軟件在接力PMCAD的前處理過程中能自動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、虛梁不參與結構整體分析, SATWE 的前處理程序會自動將</p><p><b>　　3、工程實例 </b></p><p>　　浙江省某工程為一大型地下停車場, 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。底板面標高-10.2m, 負1～負3 層層高分別為3.7, 3.2, 3.3m, 其

16、中負1、負2 層為停車場, 采用無梁樓蓋結構, 厚250mm, 底板厚800mm。梁板柱墻使用C30 膨脹混凝土, 鋼筋為HRB400。取一塊內跨板進行計算, 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>　?、?采用經驗系數法: 總彎矩=559.98, 彎矩分配結果見表1。 </p><p

18、>　　表1 彎矩分配系數和彎矩分配值計算結果 </p><p>　?、?采用等代框架法: 對于中間跨, 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) , 將前述的系數分配到柱上板帶和跨中板帶, 其結果見表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 工程實例無梁樓板配筋圖 </p><p><b>　　4、構造措施 </b></p><p>　　4.1 無梁樓板一般是等厚的, 當不驗算板的變形時,板的最小厚度為150mm, 且板厚與板最大跨度之比的控制值, 在有柱帽頂板和無柱帽頂板情況下

20、分別為1/35 和1/32。 </p><p>　　4.2 配筋時與設計計算相對應, 將板沿縱橫兩個方向均分成柱上板帶與跨中板帶, 然后根據各個板帶的跨中及支座上計算所需鋼筋, 如同單向連續(xù)板一樣配筋, 配置在板頂的負鋼筋在施工時易被壓彎, 故其直徑不宜小于f12。 </p><p>　　4.3 無梁樓蓋的周圍應設置圈梁, 其截面高度不小于板厚的2.5倍及板跨的1/5。圈梁除與半個柱上板帶

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

22、t;<p>　　4.6 柱或柱帽寬度對中間板格彎矩分布的影響。根據分析和試驗資料, 當柱或柱帽的寬度與跨度之比c/l自零增至0.3 時, 截面上柱上板帶及中間板帶負彎矩之和(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, 尤其是其負彎矩隨著c/l的增大而出現異常變化, 因柱帽增大后板和柱帽之間構成“拱”效應, 板面荷載通過“拱”作用傳至

23、柱帽和柱支座, 因此當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為下降趨勢。 </p><p>　　從設計角度看, 柱的c/l值一般為0.07～0.08,只有在設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,根據計算對比, c/l=0.3時的M0值僅為c/l=0時的50%, 整個板截面彎矩就可減小一倍, 此外帶柱帽的板系一般都是無梁的。 </p&g

24、t;<p>　　因此, 在設計上作出令c/l≤0.3的構造規(guī)定后,就不妨一律按c/l=0時的分析結果來處理板帶彎矩的分配, 不再考慮因c/l＞0 帶來的板帶彎矩的變化。 </p><p><b>　　5、結束語 </b></p><p>　　無梁樓蓋結構充分利用了樓板和柱帽的實際有利條件, 經濟合理、方便施工。經驗系數法是最簡單的計算方法, 可以不借助任

25、何計算工具而直接手算,因而最受設計人員歡迎。但該法只適用于規(guī)則結構。等代框架法與經驗系數法的主要區(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。對于規(guī)則結構, 兩種算法的結果是基本相同的。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 方鄂華等編著. 高層建筑結構概念設計[M]. 北京: 中國計劃出版社