楼盖结构分类与布置

2 钢筋混凝土楼盖结构设计2.1楼盖结构分类及布置楼盖（屋盖）是建筑结构重要的组成部分，在建筑结构中，混凝土楼盖的造价占到整个土建总造价的近30％，其自重占到总重量的一半左右。

因此，选择合适的楼盖设计方案，采用正确的方法，合理地进行设计计算，对于整个建筑结构都具有十分重要的意义。

楼盖结构是主要由梁、板组成的结构体系，若有梁有板称作梁板结构或肋梁楼盖，若有板无梁称为无梁楼盖或板柱结构。

另外，如筏板基础、阳台、雨棚、楼梯等结构构件都属于梁板结构。

楼盖是建筑结构中的水平结构体系，它与竖向构件、抗侧力构件一起组成建筑结构的整体空间结构体系。

它将楼面竖向荷载传递至竖直构件，并将水平荷载（风力、地震力）传到抗侧力构件。

根据不同的分类方法，可将楼盖分为不同的类别。

2.1.1 楼盖分类按施工方法可将楼盖分为现浇楼盖、装配式楼盖、装配整体式楼盖。

现浇楼盖整体性好、刚度大，具有较好的抗震性能，并且结构布置灵活，适应性强。

但现场浇筑和养护比较费工，工期也相应加长。

我国规要求在高层建筑中宜采用现浇楼盖。

近年来由于商品混凝土、混凝土泵送和工具模板的广泛应用，现浇楼盖的应用逐渐普遍。

按照梁板的布置不同，可将现浇楼盖分为： 1. 肋梁楼盖肋梁楼盖是由板及支撑板的梁组成。

梁通常双向正交布置，将板划分为矩形区格，形成四边支撑的连续或单块板，如图2.1（a ）（b ）所示。

受垂直荷载作用的四边支撑板，其两个方向均发生弯曲变形，同时将板上荷载传递给四边的支撑梁。

弹性理论的分析结果表明，当板的长边l 01与短边l 02的比值较大时，板上荷载主要沿短边方向传递，沿长边方向传递的很少。

如图2.1所示一四边简支的矩形板，承受竖向均布荷载q 的作用。

现沿板跨中的两个方向分别切出单位宽度的板带，得到两根简支梁。

根据板跨中的变形协调条件有：240222140111EI l q EI l q f A αα== （2.1） 式中1α、2α384521==αα。

I 1、I 2 — l 01、l 02矩；q 1、q 2q=q 1+q 2 响，取I 1＝I 2；由式（2.1）和（q l l l q 4024014021+=， q 2=当l 01/l 02=2时，q 941.01=图2.1 四边支承板上荷载的传递通过上式我们可以看到，当l01/l02＞2时，分配到长跨方向的荷载不到5.9％。

为了简化计算，对长、短边比值较大的板，忽略荷载沿长边方向的传递，称其为单向板；而对长、短边比值较小的板，称其为双向板。

《混凝土设计规》（GB50010-2010）规定：1）两对边支撑的板应按单向板计算。

2）对于四边支承的板，当l01/l02≥3时，按单向板计算；当2< l01/l02< 3时，宜按双向板计算；当l01/l02≤2时，按双向板计算。

肋梁楼盖结构布置灵活，施工方便，广泛应用于各类建筑中。

2. 无梁楼盖不设梁，将板直接支撑在柱上，如图2.2（c）所示，楼面荷载直接由板传给柱，称为无梁楼盖。

无梁楼盖柱顶处的板承受较大的集中力，通常在柱顶设置柱帽以扩大板柱接触面积，提高柱顶处平板的冲切承载力、降低板中的弯矩。

不设梁可以增大建筑的净高，而且模板简单，建筑物具有良好的自然通风、采光条件，多用于对空间利用率要求较高的厂房、仓库、藏书库、商场、水池顶、片筏基础等结构。

3. 井式楼盖单向板梁板结构中，梁可分为次梁和主梁；双向板梁板结构中，梁可分为次梁和主梁，也可为双向梁系。

在双向梁系中，若两个方向的梁的截面相同，不分主次梁，如图2.2（d）所示，结构采用方形或近似方形（也有采用三角形或六边形）的板格，此种结构称为井式楼盖，其特点是跨度较大，现浇楼盖和装配式楼盖的部分优点，刚度和抗震性能也介于上述两种楼盖之间。

2.1.2楼盖结构布置楼盖结构是建筑结构的主要水平受力体系，其结构的布置情况决定了建筑物各种作用力的传递路径，也影响到建筑物的竖向承重体系。

不同的梁板结构布置对建筑物的层高、总高、天棚、外观、设备管道布置有重要的影响，同时还会在较大程度上影响建筑物的总造价。

楼盖结构布置时，应对影响布置的各种因素进行分析比较和优化。

通常是针对具体的建筑设计来布置结构，因此首先要从建筑效果和使用功能要求上考虑，包括：1）根据房屋的平面尺寸和功能要求合理的布置柱网和梁；2）楼层的净高度要求；3）楼层顶棚的使用要求；4）有利于建筑的立面设计及门窗要求；5）提供改变使用功能的可能性和灵活性；6）考虑到其它专业工种的要求。

其次从结构原理上考虑，包括：1）构件的形状和布置尽量规则和均匀；2）受力明确，传力直接；3）有利于整体结构的刚度均衡、稳定和构件受力协调；4）荷载分布均衡，要分散而不宜集中；5）结构自重要小；6）保证计算时楼面在自身平面无限刚性假设的成立。

2.1.3 楼盖设计中的注意事项1. 计算理论的选取梁、板的力计算常用的分析方法有弹性理论和塑性理论两种方法。

弹性理论相对比较简单，并具有较高的承载力储备；塑性理论使超静定结构的受力及结构设计趋于合理，减少了钢材用量。

一般来说，在楼盖设计中，单向板和次梁常用塑性理论的分析方法，以获得较好的经济效益，对于双向板和主梁，常采用弹性理论的分析方法计算力。

2. 结构计算模型的确定将实际的建筑结构抽象为可以进行分析计算的力学模型，是结构设计的首要任务。

好的力学计算模型应该是在反映实际结构主要受力特点的前提下，尽可能简单。

在楼盖设计中，应正确处理板与次梁、板与墙体、次梁与主梁、次梁与墙体、主梁与柱、主梁与墙体的关系。

另一方面，一旦确定了计算模型，则应在后续的设计中，特别是在具体的构造处理和措施中，实现计算模型中的相互受力关系。

3. 梁板构件截面尺寸的确定板的尺寸确定首先应满足规规定的最小厚度要求，其次尚应满足一定的高跨比要求。

表2.1列出了各种支撑板的最小厚度和高跨比。

梁的高度应满足一定的高跨比要求。

梁的宽度应与梁高成一定比例，以满足截面稳定性的要求。

表2.2列出了常见梁的最小高跨比。

4. 楼盖结构的设计步骤1）结构布置；2）建立计算模型，画出计算简图；3）荷载分析计算；4）结构及构件力分析计算；5）构件截面设计；6）绘制施工图。

板截面的常规尺寸（mm）表2.1梁截面的常规尺寸（mm）表2.22.2单向板肋梁楼盖2.2.1 连续梁、板按弹性理论计算1. 结构的平面布置单向板肋楼盖由板、次梁和主梁组成。

次梁布置决定板的区格大小，主梁间距决定次梁的跨度，主梁的跨度由柱网决定。

一般单向板的跨度取为1.8～2.7m，荷载较大时取小值，一般不宜超过3m；次梁的跨度4～6m；主梁的跨度5～8m。

单向板肋梁楼盖的平面布置应该综合考虑到建筑效果、使用功能及结构原理等多方面的因素。

楼盖的主梁一般应布置在结构刚度较弱的方向，这样可以提高承受水平作用力的侧向刚度。

常见的单向板肋梁楼盖的结构平面布置方案有：主梁沿横向布置。

其优点是主梁与柱可形成横向框架，侧向刚度较大，而各榀框架间由纵向的次梁连接，房屋的整体性也较好。

主梁沿纵向布置。

当横向柱距大于纵向柱距很多时，也可以采用主梁沿纵向布置的方案。

这样可以减小主梁的截面高度，增大了室的净高。

(a) (b)图2.3 单向板肋梁楼盖结构布置a－主梁沿横向布置；b－主梁沿纵向布置2. 结构上的荷载及计算单元作用在楼盖上的荷载包括永久荷载和可变荷载，永久荷载包括构件自重、地面、粉刷及吊顶等。

可变荷载包括楼（屋）面活荷载、积灰荷载、风荷载和雪荷载等。

可变荷载的分布通常是不规则的，在工程设计中一般折算成等效均布荷载；作用于板、梁上的活荷载在一跨按满跨布置，不考虑半跨活荷载作用的可能性。

设计中，永久荷载的标准值可由构件尺寸和构造等，根据材料单位体积的重量计算。

楼面均布活荷载可由《建筑结构荷载规》（GB 50009－2012）查得。

其它可变荷载及其计算方法也在荷载规中有详细说明。

在设计民用建筑梁板结构时，应注意楼面可变荷载值的折减问题，若梁的负荷面积较大时，可变荷载全部满载并达到标准值的概率小于1，因此，规规定在设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值应乘规定的折减系数。

在屋面板的设计中还需要考虑到施工和检修荷载。

整体式单向板梁板结构的荷载及荷载计算单元分别按下述方法确定，如图2.4所示。

单向板：除承受结构自重、抹灰等荷载外，还要承受作用于其上的使用活荷载，通常取1m宽的板带作为计算单元。

次梁：除承受结构自重、抹灰荷载外，还承受板传来的荷载，计算板传来的荷载时，为简化计算不考虑板的连续性，通常视连续板为简支板，取跨度为板跨度的负荷带作为荷载计算单元。

主梁：除承受结构自重、抹灰荷载外，还要承受次梁传来的集中荷载，计算次梁传来的集中荷载时，为简化计算不考虑次梁的连续性，通常视次梁为简支梁，以次梁两侧的支座反力主梁荷载，一般主梁自重及抹灰荷载较次梁传递的集中荷载小得多，故主梁结构自重及抹灰荷载也可以简化为集中荷载。

3. 结构的计算简图及计算跨度按照弹性理论计算混凝土连续梁、板就是将梁、板看成弹性匀质材料构件，其力的计算可以按结构力学的方法进行。

单向板肋梁楼盖的板和次梁，不管其支承条件如何，都可简化为简支的连续梁来进行计算。

端支座如果是梁支承时，支承梁按构造配置抗扭钢筋，以防止梁扭矩太大，对梁不利。

单向板和双向板的连接处，按嵌固支承，分别进行计算。

对于主梁，当它支承于砖柱上时，视为铰支，如果是与钢筋混凝土柱现浇在一起，其力按框架梁计算，但如果梁的抗弯刚度与柱抗弯刚度之比大于5 ，仍然可以将主梁视为绞支于柱上的连续梁来计算。

对于等截面且等跨度的连续梁、板的某一跨来说，作用在与它相隔2跨以上跨上的荷载对该跨支座转动点之间的距离，但计算跨度的选取根据力计算理论的不同而又有所差异。

按弹性理论计算时，梁、板的计算跨度为该跨两端支座反力间的距离，中间各跨取支承中心之间的距离，边跨由于端支座情况有所差别，应具体分析；按塑性理论计算时，梁、板的计算跨度为塑性铰之间的距离，中间各跨取支座间净距，边跨的计算跨度则为边支座反力合力作用点到另一端塑性铰间的距离。

具体计算跨度计算如表2.3所示。

梁、板计算跨度表2.3注：l0—梁、板的计算跨度；l n—梁、板的净跨度；l c—支座中心线间距离；h—板厚；a—梁、板的支承长度；b—中间支座宽度。

续梁、截面。

况，是变化的。

对于多跨连续梁来说，构控制截面产生的最危险力，如图2.61作用外，图2.6 单跨承载时连续梁的内力图置活荷载。

2） 欲求结构某跨跨截面最大负弯矩（绝对值）时，除恒荷载作用外，应在该跨不布置活荷 载，而在相邻两跨布置活荷载，然后向左右两侧隔跨布置活荷载。

3）欲求结构某支座截面最大负弯矩（绝对值）时，除恒荷载作用外，应在该支座相邻两跨布置活荷载，然后向左右两侧隔跨布置活荷载。