关于无梁楼盖结构设计分析
地下室底板无梁楼盖的结构设计
地下室底板无梁楼盖的设计地下室在民用建筑中应用越来越广泛(特别是高层建筑),一般用作地下商场、停车场以及人防设施。
在多雨的广东地区,地下室底板经常承受水浮力作用,防水抗渗要求地下室底板板厚比较厚,板厚不少于250mm, 无梁楼盖是由楼板、柱和柱帽组成的板柱结构体系,楼面荷载直接由板传给柱及柱下基础。
无梁楼盖的特点是板厚比较厚,楼盖比较重,有利于提高结构的抗浮能力,在施工方面,采用无梁楼盖结构形式有省砖模、楼面钢筋绑扎方便,设备安装方便等优点,从而大大提高了施工速度。
因此,无梁楼盖在地下室底板的应用越来越广泛了,本文主要针对地下室底板无梁楼盖的设计,结合结构设计软件08版PKPM-SLABCAD,谈谈自己的一些设计心得。
一.由抗渗等级、设防水位、地下室侧壁壁厚初步定底板板厚1.由地下室的埋置深度确定防水混凝土的设计抗渗等级,根据《地下工程防水技术规程》第4.1.4条3.侧壁与底板(基础)连接,底板(基础)视为侧壁的固定支承时,底板(基础)的厚度必须大于池壁,可根据地基的土质情况取1.2~1.5倍侧壁厚度,并将底板(基础)外挑;当侧壁与底板板厚一样时,底板可视为侧壁的弹性支座,对于外墙为悬臂式挡土墙,一般都按底板为池壁的固定支承,故相应部份的底板板厚需为侧壁厚度的1.2~1.5倍。
工程实例:工程概况:某工程位于中山东区,一层地下室车库,室外地面标高-0.100m,地下室底板板面标高-3.300m,设防水位为-0.300m.楼梯间在首层±0.00m处无楼板,楼梯间外墙为悬臂构件。
暂定底板板厚300mm。
工程埋置深度H约为(-0.100)-(-3.3-0.300)=3.5m,根据表4.1.4,底板的防水抗渗等级为P6;水头高度H1=(-0.300)-(-3.3-0.300)=3.3m,根据表1,H1/t≤10,t≥330mm,暂取板厚t=350mm 楼梯间外墙的计算模型为一端固端一端由的悬臂构件,通过构件计算得楼梯间外墙的合理壁厚为350mm,故与楼梯间外墙相连的底板的板厚取1.2~1.5倍侧壁壁厚,由于该工程地基土质较好,故该部份底板板厚t取450mm.二.板面荷载计算1、底板强度挠度裂缝主要受两种荷载工况控制,向下力(自重、一般使用活荷载)控制和向上力(浮托力)控制两种主要工况。
分析无横梁楼盖
分析无横梁楼盖简介无横梁楼盖是一种采用特殊结构设计的建筑楼层,不使用传统的横梁来支撑楼板,在近年来逐渐得到广泛应用。
本文将对无横梁楼盖的优缺点、适用范围以及施工工艺进行详细分析。
优点1. 空间利用率高:无横梁楼盖的设计更加灵活,能够更好地利用楼层的空间,增加收益。
2. 视觉效果好:无横梁楼盖采用无横梁结构,使整个楼面显得整洁、通透,给人一种宽敞明亮的感觉。
3. 施工周期短:无横梁楼盖采用的是模块化施工方式,加工制作成型后直接进行安装,比传统的横梁楼盖施工周期更短。
缺点1. 成本较高:无横梁楼盖的设计较为复杂,所需材料成本较高,施工技术要求也较高,相对而言成本会有所增加。
2. 空间限制:无横梁楼盖相对传统横梁楼盖而言,对大跨度的楼层的支撑能力有限,对于某些跨度较大的项目可能不太适用。
适用范围1. 办公楼:无横梁楼盖能够提供更大的空间,给员工提供更舒适的办公环境,适用于中小型办公楼。
2. 商务中心:无横梁楼盖的独特设计能够打造出别具一格的商业空间,吸引更多商家入驻。
3. 酒店:无横梁楼盖的高空间利用率和视觉效果能够为酒店提供更好的客户体验,提高市场竞争力。
施工工艺1. 设计阶段:在设计阶段,需要根据具体项目要求,结合建筑设计原则进行设计,确定无横梁楼盖的布置和结构形式。
2. 材料准备:无横梁楼盖所需要的材料主要有钢筋、混凝土等,需根据设计方案进行材料的选购和准备。
3. 模块制作:根据设计图纸,进行无横梁楼盖模块的制作,包括加工、预制等工序。
4. 安装施工:将预制好的无横梁楼盖模块进行现场组装和安装,确保结构的稳定性和安全性。
5. 验收与维护:完成安装后,进行楼盖的验收工作,并进行日常维护,确保楼盖的正常使用。
结论无横梁楼盖是一种有着很多优点的建筑楼层形式,它能够提高空间利用率,提供良好的视觉效果。
然而,由于成本较高和空间限制,它的适用范围相对有限。
在具体项目中,应综合考虑各种因素,权衡优缺点,选择最适合的楼盖形式。
浅析无梁楼盖结构体系设计中常见问题及改进措施
浅析无梁楼盖结构体系设计中常见问题及改进措施发表时间:2019-06-16T15:48:56.790Z 来源:《防护工程》2019年第5期作者:牟德健[导读] 但其弊端在于抗震性能较差,所以在研究中需要根据结果体系的特点,进行改良,从而保证设计的合理性与科学性。
烟台市建筑设计研究股份有限公司山东烟台 264000摘要:无梁楼盖是由钢筋混凝土板和柱构成的楼盖结构体系,因其可提供更高的结构净高,设备安装便捷,减少基坑施工费用等,所以近年来在地下室工程中得到了大量推广。
但是,近年来却频频出现无梁楼盖倒塌的工程实例,对于无梁楼盖的设计应该重视,研究出现倒塌的深层次的原因。
因此,如何科学的对无梁楼盖进行设计,有效地防止地下室无梁楼盖结构发生冲剪破坏,防止连续倒塌,成为当前工程界关心的重要问题。
本文主要针对设计过程中常见的问题进行分析,并给出相应的解决措施。
关键词:无梁楼盖结构;体系设计;常见问题;改进措施1无梁楼盖结构体系设计的优点无梁楼盖结构具有以下优点:第一,能够降低结构的高度,进而降低楼层的高度,提升室内净空的高度;第二,可以强化楼盖保湿隔热性能,降低噪声干扰;第三,可改善结构视觉效果;第四,能够降低楼盖造价;第五,可以提升施工速度,缩短工期。
2分析无梁楼盖结构体系的特点无梁楼盖结构体系是采用板柱双向受力的原理,四个支撑点是双向受力的构件组成部分。
根据相关建筑测验数据表明,如果楼板出现裂缝前是属于弹性的受力状态,在出现裂缝开裂或者延伸时,就会在柱帽顶部、板顶出现较多的裂缝。
同时由于钢筋收到拉力的作用,混凝土也会形成极限的压力作用。
所以楼板在此时就会发生严重的损害。
在地下室采用无梁楼盖结构体系时,会使控制项目的埋深能得到减小,并可以增加地下室的利用面积,并能节约用电通风等的长期投入。
从无梁楼盖的结构优势来看,不但能降低基坑的支护施工成本,也能降低基坑的开挖作业量,节约一部分竖向构件材料的使用。
因此,在建筑工程实际应用中,无梁楼盖结构体系被广泛的运用的地下室项目的建设,需要注意的是,根据其结构体系的不同特点,设计人员应当实际的分析体系结构的策划设计。
无梁楼盖的结构设计
无梁楼盖的结构设计无梁楼盖是由楼板、柱和柱帽组成的板柱结构体系,楼面荷载直接由板传给柱及柱下基础。
因此这种结构缩短了传力路径,增大了楼层静空,并且节约了施工模板。
但楼板较厚,楼盖材料用量较多;楼盖的抗弯刚度较小,柱子周边的剪应力集中,可能会引起板的冲切破坏。
由于无梁楼盖结构改善了采光、通风和卫生条件,常用于冷库、商场、仓库、书库等建筑。
在地震作用下无梁楼盖体系中板柱节点将产生不平衡弯矩,这种不平衡弯矩的反复作用将严重影响节点的承载力,因此无梁楼盖体系中板柱节点是抗冲切和抗震的薄弱环节,节点的破坏是导致结构倒塌的主要原因。
由于板柱节点在剪力和不平衡弯矩作用下的受力性能和破坏机理非常复杂,目前对这一问题的研究不够深入,我国目前的抗震规范、混凝土结构设计规范等技术标准中只有板节点的抗冲切验算方法,没有节点在不平衡弯矩作用下的分析和设计方法,因此,对其如何进行工程设计的研究具有一定的实际意义。
同济大学对此进行了大比例尺试验研究,解决了工程实际中的问题,详细内容可参考有关资料。
无梁楼盖的类型:按楼面结构形式分为平板式和双向密肋式;也可在双向密肋的空隙内,填以轻质块材。
按有无柱帽分为无柱帽轻型无粱楼盖和有柱帽无梁楼盖。
按施工程序分为现浇式无梁楼盖和装配整体式无梁楼盖。
采用升板法施工的无梁楼盖是装配整体式的一种。
按平面布置可分为边缘设置悬臂板和不设置悬臂板的。
有悬臂板的可减少边跨跨中弯矩和柱的不平衡弯矩,同时也减少了柱帽类型。
一、一般规定(1) 无梁楼盖的柱网通常布置成正方形或矩形,以正方形更为经济。
(2) 无梁楼盖每个方向不宜少于三跨,以保证有足够的侧向刚度。
当楼面活荷载在 5kN/㎡以上时,跨度不宜大于6m 。
(3) 无梁楼盖的楼板通常采用等厚平板,板厚由受弯、受冲切计算确定,并不宜小于区格长边的1/35~1/32,也不小于150mm 。
(4) 为改善无梁楼盖的受力性能,节约材料,方便施工,可将沿周边的板伸出边柱外侧,伸出长度(从板边缘至外柱中心)不宜超过板缘伸出方向跨度的0.4倍。
普通钢筋混凝土无梁楼盖结构设计
普通钢筋混凝土无梁楼盖结构设计导言本文主要介绍分析普通钢筋混凝土无梁楼盖的结构设计。
无梁楼盖结构体系的特点无梁楼盖结构体系也即板柱结构体系。
钢筋混凝土无梁楼盖是组成板柱结构体系重要的结构构件,它施工支模简单,绑扎钢筋方便,能提供较大的建筑净空,便于设备管道的布置与安装,减少建筑层高;在地下结构中采用,可以减少基础埋深,减少基坑土方开挖和基坑支护费用,当遇地下水位埋藏浅时,还可减少施工降水费用。
从结构传力途径方面来说,无梁楼盖结构竖向重力荷载直接由板传到竖向受力构件柱和墙,传力路径简捷。
与一般的梁板式楼盖相比,它的楼板厚度较大,楼盖的材料用量较多。
从结构受力特点方面看,无梁楼盖的抗弯刚度较小,柱上板带的内力要远大于跨中板带,柱子周边的应力高度集中,板与柱子连接部位的破坏形式为冲切破坏;板柱结构的抗侧刚度较普通框架结构要小,在水平风荷载或地震作用下,无梁楼盖结构的板柱节点部位会产生不平衡弯矩,这种不平衡弯矩的反复作用严重影响板柱节点的承载力。
在非抗震设防区采用无梁楼盖结构具有较好的经济和安全效益,在抗震设防区,当因城市规划需要房屋建筑高度受到限制时,采用板柱结构也会取得较好的经济效益,但应注意要采取针对性的抗震措施。
无梁楼盖结构设计的一般规定(1)无梁楼盖的柱网通常布置成正方形或矩形,以正方形更为经济。
(2)无梁楼盖每个方向不宜少于三跨,以保证有足够的侧向刚度。
当楼面活荷载在5kN/㎡以上时,跨度不宜大于6m。
(3)无梁楼盖的楼板通常采用等厚平板,板厚由受弯、受冲切计算确定,并不宜小于区格长边的1/35~1/32,也不小于150mm。
(4)为改善无梁楼盖的受力性能,节约材料,方便施工,可将沿周边的板伸出边柱外侧,伸出长度(从板边缘至外柱中心)不宜超过板缘伸出方向跨度的0.4倍。
(5)当无梁楼板不伸出外柱外侧时,在板的周边应设置圈梁,圈梁截面高度不应小于板厚的2.5倍。
(6)无梁楼盖柱帽的设置及尺寸一般由建筑美观要求和板的抗冲切承载力控制。
用PKPM进行无梁楼盖结构设计
用PKPM进行无梁楼盖结构设计PKPM(平面梁模型)是一种常用的工程结构分析和设计软件,可以用于无梁楼盖结构的设计。
本文将介绍无梁楼盖结构的设计过程,并使用PKPM进行结构分析和设计。
无梁楼盖结构是指楼板直接承受荷载,无需设置梁作为承载结构的一种楼盖结构。
这种结构的主要特点是构造简单、施工方便、节省工程成本,并且可以提供较大的使用空间。
下面是无梁楼盖结构的设计过程:1.确定加载条件:首先,需要确定加载条件,包括楼板自重、可变荷载和其他荷载(如风荷载、地震荷载等)。
根据建筑使用要求和设计规范,确定相应的加载标准。
2.制定楼板布局:基于建筑的功能需求和使用要求,制定楼板的布局方案。
在制定布局方案时,要考虑楼板结构的连续性和整体稳定性。
3.设计楼板厚度:根据加载条件和楼板跨度,确定楼板的厚度。
楼板的厚度应满足承载能力和挠度控制的要求,同时考虑材料成本和施工工艺。
4.确定楼板钢筋配筋:根据加载条件和楼板的厚度,确定楼板的钢筋配筋。
配筋要满足强度和刚度的要求,也要考虑施工过程中的操作性。
5.进行结构分析:使用PKPM进行结构分析,计算楼板的受力情况。
结构分析包括静力分析和动力分析,以确定结构的强度、刚度和稳定性。
6.进行结构设计:根据结构分析的结果,对结构进行设计,包括截面尺寸、配筋尺寸等。
设计要满足加载条件和强度要求,同时考虑构造的可行性和施工工艺。
7.完成施工图设计:基于结构设计结果,完成施工图设计,包括楼板平面布置图、构造图、钢筋图等。
施工图应符合相关规范和标准。
以上是无梁楼盖结构的设计过程。
接下来,我们将使用PKPM进行结构分析和设计。
首先,打开PKPM软件,选择“新建工程”,给工程命名,并选择材料和荷载。
然后,按照楼盖结构的布局方案,绘制楼板的几何形状,设置楼板厚度和边界条件。
接下来,进行静力分析。
选择“结构分析”功能,设置加载条件和边界条件,进行荷载组合和组合计算。
PKPM将根据加载条件和边界条件,计算楼板的受力情况,并输出相关结果。
地下室底板无梁楼盖的设计探析
地下室底板无梁楼盖的设计探析引言:在建筑工程中无梁楼盖结构又称为板柱结构,这是因为楼面荷载的设计是直接由板传递给柱再传递给柱下的。
无梁楼盖结构实现了缩短传递应力的路径,在很大程度上增大了楼层的净空。
这就意味着此种结构与传统的有梁式结构相比,它的整体结构性更好、建筑空间更大甚至还有可能增加层高的优势。
1. 方案比较在建筑工程中,地下室的底板的设计一般采用的是梁板结构。
然而,在对其的施工过程中梁板需要做砖模,梁板结构的施工工序复杂,工期长,且不利于地下室底板的防水。
无梁楼盖是当前对地下室底板设计中常用一种结构形式,它的结构特点是没有梁系设置,而是由板面载荷将应力传递给柱。
这样的板柱结构不仅可以有效的降低地下室整体结构的高度,还可以减少地下室梁土方开挖、砖模砌筑、底板的土层夯实等施工工序,这就意味着垫层以及防水的设置将更加便捷。
此外,无梁板结构的自身设置也较为便捷,像是钢筋的绑扎就很简便。
双向板与无梁楼盖的应用方式存在着很多联系,像是跨度、荷载、施工进度、施工工序、经济性、美观性以及抗震能力等。
据相关学者分析,在建筑工程中当活荷载大于5.0kN/m2时,地下室底板的无梁式楼盖就比有梁式楼盖更具经济性。
这是因为建筑工程中地下室的底板设计通常要考虑到地下水浮力的影响,如果活荷载较大那么有梁式的楼盖的建设经济效益就相对高一些。
2. 相关计算分析无梁楼盖的内力分析方法有按弹性理论和按塑性理论两种,按弹性理论计算有薄板法、经验系数法、等代框架法、有限元计算法等,其中等代框架法和有限元计算法是工程设计中常用的计算方法。
2.1等代框架法等代框架法是将结构分别沿纵横柱列方向划分为具有"框架柱"和"框架梁"的纵横向框架。
将无梁楼盖板视为梁,其宽度为:当竖向荷载作用时为板跨中心线间的距离;当水平荷载作用时为板跨中心线距离的一半。
等代框架梁的高度即板的厚度。
当不满足经验系数法的条件时,可采用等代框架法。
地下室工程无梁楼盖技术浅述
地下室工程无梁楼盖技术浅述我国人民物质条件的日益丰富对民用建筑工程提出了更高的要求,随着人防工程的深化和百姓对停车车位的需求,目前大多民用建筑都会要求建设地下室。
然而地下室的建造无疑会增加工程建设的成本,地下室的建设需要大量的钢筋和混凝土以及消防设施的投入,使建筑的工程造价进一步提高。
因此需要改变传统的地下室顶板结构,采用更加先进的地下室顶板结构设计。
本文将对无梁楼盖结构与梁板结构进行对比,并结合建筑计算方法浅析地下室无梁楼盖的结构设计。
一、无梁楼盖结构和梁板结构的差异和优势(一)无梁楼盖结构和梁板结构的差异所谓的无梁楼盖结构指的是利用分散的工字结构承担起受力的角色,改变传统的建筑工程将荷载力集中于梁上的方式,因此它又称为顶板柱结构。
这种结构在设计时去除了梁肋的设计,而是将顶板直接用柱子支撑,使建筑物所承受的负荷力经由一根根柱子传送到地基上。
(二)无梁结构的优势与传统地下室顶板结构相比无梁结构的优势在于:第一,无梁楼盖结构采用无梁肋设计大大增加同等高度下楼层的净空,即在同等净空高度下采用无梁楼盖建筑的高度和传统建筑相比高度较小。
这样在一定程度上使房屋的体积变小并且也节约了建筑材料。
第二,在建筑物的使用上无梁楼盖结构的天棚是比较平坦、整齐的,因此既有良好的通风条件和采光条件并且容易维护建筑物的卫生环境,同时这种结构为建筑工程中的布线、管道施工提供了方便。
这种结构使建筑既实现了功能作用也使建筑物的美观得到了体现。
第三,无梁楼盖结构的采用使工程周期缩短,这种结构使楼层的空间结构设计更趋合理和随意。
综合以上优势无梁结构的确在建筑工程中帮助企业赢得经济效益并且保证建筑物的质量和使用价值。
二、无量结构中无梁板受力的分析方法目前我国建筑行业对无梁板的受力分析大都采用经验系数法、等待框架法等计算方式。
在进行无梁板的内力计算时,若采用精确计算法则需要进行大量的计算,这个过程是非常繁复的,并且其结果往往与实验结果是有差别的,因此无法为施工图纸设计提供准确的参考。
关于地下室无梁楼盖结构设计的思考
关于地下室无梁楼盖结构设计的思考摘要:本文简述了无梁楼盖的优缺点、设计方法、两种建模方式的特点差异及实际工程中产生的问题,分析影响地下室无梁楼盖安全性的相关因素,思考如何在设计工作中对无梁楼盖的质量安全进行把控。
关键词:无梁楼盖;设计方法;质量安全;板柱节点;不平衡弯矩引言近几年地下室顶板无梁楼盖结构事故多发,住建部于2018年2月下发《关于加强地下室无梁楼盖工程质量安全管理的通知》。
作为结构设计师,如何理解并掌握地下室无梁楼盖结构的设计方法,如何合理加强薄弱部位,如何对施工提出安全保障措施,对实现工程质量安全有重要意义。
一、无梁楼盖结构体系的优缺点无梁楼盖是一种不设梁,楼板直接支承在柱上的楼盖形式,一般采用板柱-剪力墙结构体系或板柱结构体系(常用于地下车库)。
无梁楼盖与传统的梁板结构相比,具有板底平整美观,结构高度小,可有效降低建筑层高;无梁楼盖的层高优势还可以在结构抗浮、土方开挖、基坑支护、降水等方面带来经济优势;在施工方面,无梁楼盖具有施工支模简单,楼面钢筋绑扎方便,从而大大提高施工速度的优点。
但是无梁楼盖也有其自身的缺点:由于取消了肋梁,使无梁楼盖结构体系的抗弯刚度减小、挠度增大,柱子周边的剪应力高度集中,可能会引起局部板的冲切破坏;无梁楼盖对不均匀荷载极为敏感,抗连续倒塌能力弱,施工时必须严格控制施工荷载;无梁楼盖结构一般设剪力墙(板柱-剪力墙结构)来增加侧向刚度,提高抗震性能,相比有梁的框架-剪力墙结构,板柱-剪力墙结构抗震性能较差。
设防烈度为8度(0.30g)时,不宜采用板柱-剪力墙结构。
设防烈度为9度时,不应采用板柱-剪力墙结构。
规范对板柱-剪力墙结构房屋适宜的最大高度有严格规定:设防烈度6度时为80m,设防烈度7度时为70m,设防烈度8度(0.20g)时为55m,设防烈度8度(0.30g)时为40m。
二、无梁楼盖的设计方法及建模计算根据《高层建筑混凝土结构技术规程》,无梁楼盖计算时应考虑板的面外刚度影响,其面外刚度可按有限元方法计算或近似将柱上板带等效为框架梁计算,即有限元法和等代框架法。
无梁楼盖计算分析与设计
无梁楼盖计算分析与设计当前,很多项目在地下空间的设计过程中,大量采用无梁楼盖结构体系,目前该结构体系的设计依据较少。
根据本人近几年在该体系的设计经验,对该结构体系设计过程中提出部分设计建议供参考。
标签:无梁楼盖;柱帽;托板;消防车荷载;冲切;不平衡弯矩无梁楼盖结构体系,在空间利用上有绝对的优势,近几年无梁楼盖结构体系大量用于地下室楼盖。
同时因设计不成熟、施工不重视,导致该体系在施工过程中事故频发。
本人结合近些年的设计经验及对规范的理解对无梁楼盖结构体系提出以下个人设计建议。
1、柱帽、托板类型无梁楼盖柱帽、托板类型有以下几种类型,见图1:类型一及类型三适合用于荷载相对较小的情况,如地下室中间层楼盖。
地下室顶板等作用荷载较大的情况通常采用类型二(柱帽+托板)的形式。
2、截面尺寸取值楼板板厚的取值,首先需要满足柱帽或者托板对它的冲切,建议控制冲切系数不大于0.75。
除了控制柱帽或托板对它的冲切外,还应该重视配筋的选取。
无梁楼盖配筋均为双层双向配筋后柱帽位置再附加短钢筋,建议附加短钢筋与拉通钢筋的级差不超过三级。
如计算出来的结果导致拉通钢筋与附加钢筋级差较大时应适当的加厚楼板。
柱帽及托板厚度取值取决于冲切、受弯计算,建议控制冲切计算时冲切系数不大于0.75,受弯计算时需反复调试托板厚度以达到同上a条控制附加短钢筋与拉通钢筋的级差。
托板宽度取值,主要也是根据配筋率及拉通筋与附加筋的级差控制。
建议取值可参考按照1\3~1\4柱跨度取值,当楼板厚度较厚大于400mm时托板宽度可取小值,当楼板厚度较薄小于300mm时托板宽度可取大值。
3、无梁楼盖的传力在普通的梁板结构体系中,梁刚度远大于楼板的平面外刚度,我们一般假定楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为0,同时采用“梁刚度放大系数”来弥补楼板的面外刚度,这样楼板荷载传递到梁再传递给竖向构件,传力路径简单清晰。
但在无梁楼盖结构体系中,因没有明显梁的作用,所以楼板荷载是直接传递到竖向构件的,计算应考虑楼板的平面内和平面外刚度,软件计算中楼板按弹性楼板6考虑。
无梁楼盖结构设计要点探究
无梁楼盖结构设计要点探究无梁楼盖结构体系的传力路径清晰,同时具有增加楼层净空尺寸、确保楼面平整度,施工模板较为简单,能控制施工成本等特点,然而无梁楼自身的抗弯刚度较小、楼板产生的挠度较大,造成柱子局部区域板造成冲切破坏,极大影响了抗震性能。
本文阐述了无梁楼盖结构体系常见的计算方法,探究无梁楼盖结构体系的设计要点,分析结构体系的构造要求。
标签:无梁楼盖;结构体系;设计要点前言:无梁楼盖体系同时也被称为板柱体系,主要通过在楼盖中布置梁肋,将现浇混凝土板支承于柱,从受力角度来讲,无梁楼盖具有双向受力特点,同时楼面荷载将直接传递于柱,并传递于基础。
无梁楼盖从其结构形式可分为密肋板或平板。
而根据柱帽可分为无柱帽或有柱帽无梁楼盖体系,根据施工流程可分为现浇式或整体装配式。
根据笔者经验,当楼面的可变标准荷载值超过5KN/m2时,其跨度低于6m时,均适用无梁楼盖体系。
无梁楼盖结构体系目前适用于商场、多层工业厂房、库房、图书馆等建筑,其柱网都采用矩形或正方形,其中以正方形更具有经济,而板内钢筋根据纵、横向布置楼盖的四边支承墙上或边柱圈梁上,从而能够控制房屋的体积以及节省墙体结构,无梁楼盖天棚的平整度较高,而通风、采光以及卫生条件更为理想,由于施工模板较为简单,从而能够节省大量的模板用量与人员成本,因此推广无梁楼盖体系具有积极经济与社会效益。
1.无梁楼盖体系内力计算无梁楼盖结构体系设计可根据弹性理论来分析计算,也可根据塑性理论进行分析计算,目前常用的设计方法包括:经验系数计算法、等代框架计算法、精确计算法等。
1.1经验系数计算法该法常常适用于较为规则的等代框架建筑,采用经验系数法时,建筑物必须符合下列条件:第一,无梁楼盖结构纵、横方向均超过连续三跨;第二,任区格内的长跨与短跨之比不小于1.5;第三,相同方向的最大与最小跨度比值应当小于1.2 ,且两端跨度不应大于内跨;第四,活荷载不应大于3倍的恒荷载设计值;第五,为确保无梁楼盖低于水平荷载,在无梁楼盖结构体系中应确保有剪力与抗侧力支撑。
浅谈无梁楼盖结构设计要点和构造要求
浅谈无梁楼盖结构设计要点和构造要求1、无梁楼盖的基本构造无梁楼盖结构主要是由板和柱构成,由于柱顶处平板直接将荷载传递给柱,因此会在柱顶形成集中受力区域,产生柱头对板的冲切破坏,为了防止这种破坏的发生,往往在柱顶设置柱帽,以增大柱头与楼板的接触面积,有利于荷载的合理分布。
无梁楼盖结构中的板可分为柱上板带和跨中板带。
为了提高结构的抗震性能,应在柱上板带设置暗梁,以提高结构的整体性。
无梁楼盖的构造要求可参考为:混凝土等级不宜低于C30;板最小厚度不应小于150mm;柱帽边长不宜小于板跨度的1/6,厚度不宜小于1/4板的厚度;柱截面边长不应小于400mm,剪跨比不应小于2,高宽比不宜大于3;暗梁宽度可取柱宽加上柱宽度以外各1.5倍板厚。
2、无梁楼盖的内力计算无梁楼盖既可按弹性理论计算,也可以按塑性理论计算。
通常在进行无梁楼盖设计时,可以采用三种方法:等代框架法、经验系数法、精确计算法。
2.1 等代框架法。
该法也是手工近似计算的方法之一,计算宽度取垂直于计算跨度方向两相邻区格的中心间距,计算中纵横两方向均应承担全部荷载。
在垂直荷载作用下,板柱结构的平板和密肋板可采用等代框架法。
计算其内力:①等代框架的计算宽度,取垂直于计算跨度方向的两个相邻平板中心线的间距;②有柱帽的等代框架梁、柱的线刚度,可按现行规范GBJ130-90《钢筋混凝土升板结构技术规程》的有关规定确定;③计算中纵向和横向的等代框架均应承担全部作用荷载;④计算中宜考虑活荷载的不利布置。
按等代框架计算垂直荷载作用下板的弯矩,当平板与密肋板的任一区格的长短边比≤2 时,可分配给柱上板带和跨中板带支座负弯矩分别为75%和24%,跨中正弯矩分别为55%和45%;有柱帽时,其支座负弯矩应取刚域边缘处的值,除边支座弯矩和边跨中弯矩外,分配到各板带上的弯矩均应乘以0.8的系数。
等代框架法与经验系数法的主要区别在于,等代框架法先分别算出等代框架的支座弯矩和跨中弯矩,再按上述系数分配到柱上板带和跨中板带。
无梁楼盖结构设计与施工的优化
无梁楼盖结构设计与施工的优化摘要:无梁楼盖结构因其施工方便、空间利用率高、成本低等优点在地下室结构中广泛应用,但近年来频发的坍塌事故也暴露出其刚度小、延性差、冗余承载力低等缺点。
因此,针对无梁楼盖的结构设计与施工过程中容易出现的问题进行优化,避免此类事故再次发生是十分重要的。
关键词:无梁楼盖;倒塌;结构设计;施工1绪论无梁楼盖是一种不设梁的板柱体系,其楼盖与墙和柱直接相连。
无梁楼盖把原来集中受力的梁变成无数分散空间受力的工字形或 T 形截面体系,使同样高度的楼层扩大了净空,节省了建筑材料,并且所需模板较有梁楼盖大大减少,施工更加简单,从而也提高了施工进度,降低了施工成本。
另外这种“无梁楼盖”使楼层空间布置可以摆脱梁的制约,空间布置更加灵活。
因为上述优点,无梁楼盖在国内外得到了广泛应用。
无梁楼盖应用于地上结构时,在承受竖向荷载的同时还要传递水平荷载。
由于缺失梁这一水平构件,其抗侧刚度低,承受水平荷载的能力较差。
而应用于地下结构时,楼盖系统基本不承受水平荷载,此时使用无梁楼盖安全度较高且具有较为明显的经济优势,如提供更高的结构净高,设备安装便捷,减少基坑施工费用等,因而近年来在地下室工程中得到了大量推广。
但是,无梁楼盖的破坏倒塌事故在国内外多次发生。
如1995年韩国首尔三丰百货公司大楼倒塌、1997年英国Piper’s Row停车场破坏、2017年北京市石景山区无梁楼盖坍塌事故、2018年中山市某项目地下室顶板无梁楼盖局部坍塌事故以及2019年南昌市某项目地下车库无梁楼盖区局部坍塌事故等。
因此,探寻事故发生原因,研究其背后机理并提出措施避免此类事故发生成为了一项十分重要的任务。
本文将从结构设计与施工两个方面来分析探讨。
2无梁楼盖结构设计与优化无梁楼盖结构的板面荷载直接传递至柱,结构简单,传力路径简洁。
自1906年问世以来,经过一个世纪的研究发展,无梁楼盖结构设计的方法已较为成熟。
但是,因为未设置梁,其楼盖刚度小,变形大,冗余承载力低。
结构设计中关于无梁楼板设计的浅析
结构设计中关于无梁楼板设计的浅析传统的地下车库一般采用梁板结构,十字梁或框架梁加大板的结构形式,这种做法对地下室层高要求高,施工相对复杂,且开挖量比较大,随着技术的不断发展,无梁楼盖结构体系越来越受到设计院和甲方的认可,无梁楼盖具有建筑空间大,车库内顶平整美观,可有效地增加层高,利于敷设管线,经济性好等优点,而且施工方便,综合造价相对较低,因此越来越多的地下结构都采用无梁楼盖这种结构形式。
二、无梁楼盖的几种计算方法1、等代梁经验系数法根据《钢筋混凝土升板结构技术规范》,等代梁弯矩设计值分配比例如表1:经验系数法需符合下列条件:(1)每个方向至少有三个连续跨。
(2)任一区格的长边与短边之比不大于1.5。
(3)同一方向上的相邻跨度的中至中跨长之变化不超过较长跨的1/3。
(4)所有荷载均为竖向均布荷载,活荷载与恒荷载之比≤3。
经验系数法可按下列公式计算:X方向总弯矩设计值:M0=qLy(Lx-2c/3)2/8;Y方向总弯矩设计值:M0=qLx(Ly-2c/3)2/8;柱上板带的弯矩设计值:Mc=β1 M0;跨中板带的弯矩设计值:Mm=β2 M0,Lx,Ly——x方向和y方向的柱距;q——板的竖向均布荷载设计值;c——柱帽在计算弯矩方向的有效宽度;β1,β2——柱上板带和跨中板带弯矩系数。
当满足上述条件时,采用经验系数法计算无梁楼盖内力,其计算简图和边界条件都比较符合工程的实际情况,是手算无梁楼盖非常实用的计算方法,可以满足工程设计要求。
2、等代框架法等代框架法是将结构考虑为横、竖两个方向的框架,将等代梁与支撑柱看做连续结构,构成平面等代框架。
等代框架法可不必满足等代梁的约束条件,适用于两跨和不等跨的等代梁内力计算分析。
根据《钢筋混凝土升板结构技术规范》,等代框架弯矩分配系数可按下表:3、有限元分析方法采用PKPM对无梁楼盖进行建模分析,在PMCAD中建模,按楼板输入,框架之间采用100x100的虚梁,楼板采用弹性楼板6进行计算,SATWE计算完成后采用SLABCAD软件进行进一步分析,此方法适用于不容易划分板带的复杂平面板柱结构,对柱网相对规则的地下车库无梁楼盖,不如经验系数法和等代框架近似分析方法实用。
无梁楼盖简介及设计方法
一 无梁楼盖简介
9《抗震》6.1.14 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,在地上结构相 关范围内(不大于20m,地下一层侧向刚度大于地上一层的2倍)应 采用现浇梁板结构。相关范围以外宜采用梁板结构(可以采用无梁楼 盖)。
《抗震》14.3.2 (单建式)地下建筑的顶板、底板和楼板宜采用梁板结 构。当采用板柱-抗震墙结构时,应在柱上板带中设构造暗梁,其构 造要求与同类地面结构的相应构件相同。
一 SATWE结构整体的空间结构分析
• 1.虚梁(100x100)在结构设计中是一种无刚度、无自重的梁, 不参与结构计算。
(1)为SATWE或PMSAP软件提供板的边界条件; (2)传递上部结构的竖向荷载。对于厚板转换结构中不落地 的剪力墙,只有在该剪力墙下布置虚梁,才能将该剪力墙引起 的竖向荷载传递下来。 (3)为弹性楼板单元的划分提供必要条件。因此,设计人员 应重复利用本层柱网和上层墙、柱节点网格来布置虚梁。
二 SLABCAD有限元分析计算
• 3.SLABCAD有限元计算
二 SLABCAD有限元分析计算
• 4.SLABCAD后处理
二 SLABCAD有限元分析计算
• 4.SLABCAD后处理
二 SLABCAD有限元分析计算
• 5.板带交互设计及验算
二 SLABCAD有限元分析计算
• 5.板带交互设计及验算
二.无梁楼盖平法施工图及构造详图
1.无梁楼盖平法施工图示例
二.无梁楼盖平法施工图及构造详图
2.柱帽平法施工图示例
二.无梁楼盖平法施工图及构造详图
3.柱上板带ZSB纵向钢筋构造
二.无梁楼盖平法施工图及构造详图
4. 跨中板带KZB纵向钢筋构造
二.无梁楼盖平法施工图及构造详图
无梁楼盖的结构设计要点分析
无梁楼盖的结构设计要点分析摘要:从近几年无梁楼盖坍塌事故频发中出发,引发对无梁楼盖结构设计的思考。
本文通过分析无梁楼盖在实际工程中的优缺点,利用模型计算(以YJK为例),规范设定无梁楼盖模型中的重要参数,重点阐述无梁楼盖与梁板结构相交处的处理方式和不平衡弯矩对节点设计的影响,对无梁楼盖设计过程中的一些问题进行分析,根据实际工程提出了几点注意事项,总结提出六大建议措施。
引言:无梁楼盖是由钢筋混凝土板、柱、柱帽构成的楼盖结构体系,无梁楼盖体系近几年被广泛应用,其优点是能增大了楼层净空,节约施工模板,外形美观,施工快捷,且管道铺设方便,可减少烟感数量。
但近年地下室顶板的无梁楼盖事故频发,一次次把无梁楼盖推到风口浪尖。
2017某无梁楼盖工程垮塌现场分析地下室顶板无梁楼盖的事故原因,其主要原因可以概括为以下几点:无梁楼盖的结构形式自身安全富裕度低。
2、板柱节点的板的下铁钢筋过小,板下层的钢筋对板的局部抗弯強度影响较大,下层不配钢筋的基础板柱的局部抗弯强度约比抗冲切強度低约10%,而国标图集中的板柱节点图中只要求板下部钢筋直径不小于10mm,间距不大于200mm,当节点板厚较大时,其配筋率远小于最小配筋率要求。
3、覆土阶段的不均衡荷载,往往没有考虑。
正常受力时,两侧弯矩平衡,冲切的弯矩项不起作用,但是一旦一侧弯矩超载形成塑形铰,就会产生巨大的不平衡弯矩,这样原本满足的冲切就成了倒塌的元凶。
4、顶板覆土肯定是要走泥土车的,挖掘机推土机都要上顶板,设计单位是否考虑到顶板覆土的施工荷载,即使不考虑,由施工单位进行顶板施工加强处理,那是否考虑了填土完成后,顶板上的园林种树也需要货车运输到栽种位置,也需要吊车起吊才能栽种,且有没有考虑到当顶板上栽种的树苗在十年二十年后长成大树时,对顶板的集中荷载变大情况。
5、软件就是一个程序,计算出来的结果需要设计人员复核,判断是否合理有效。
下面就模型计算(以YJK为例)对无梁楼盖设计过程中的一些问题进行分析总结。
浅谈人防地下室的无梁楼盖结构设计
浅谈人防地下室的无梁楼盖结构设计摘要】本文简要介绍人防地下室无梁楼盖体系的常用结构设计方法及其要点,并针对某工程应用示例分析,以期对无梁楼盖体系在地下车库工程中的应用提供参考。
【关键词】人防地下室混凝土无梁楼盖结构体系一、前言无梁楼盖是地下建筑常见结构形式,是近年发展较为迅速的一项建筑结构新技术。
无梁楼盖把原来集中受力的梁变成无数分散空间受力的工字结构体系,结构质地更密,抗压性更高,抗振动冲击更强,结构更合理。
特别是这种“无梁楼盖”使楼层空间布置摆脱梁的制约,具有明显的经济效益和社会效益。
二、无梁楼盖结构类型优缺点无梁楼盖结构体系优势突出:因不设置梁,板面负载直接由板传至柱,具有结构简单、传力路径简捷,净空利用率高,造型美观,有利于通风、便于布置管线;在满足同等室内净高的情况下,有利于降低层高,从而减少土方量及底板设计水位,控制工程造价;除柱帽外,模板及钢筋制作工作量少,施工工艺简单,施工进度快。
无梁楼盖结构体系也有一定的劣势:结构板较厚,结构自重增大;从结构性能方面看,无梁板延性较差,板在柱帽或柱顶处易造成脆性冲切破坏;应用时对于平面规则性、连续跨数及板跨区格长短边的长度比例等有一定的限制要求。
三、无梁楼盖计算方法人防地下室无梁楼盖结构体系的内力分析按弹塑性工作阶段进行设计计算,工程设计常用的计算方法有经验系数法、等代框架法、有限元计算法三种。
(1)经验系数法是运用弯矩分配系数,算出板的总弯矩再乘以弯矩分配系数得出各控制截面的弯矩值。
经验系数法须符合下列条件:①每个方向至少应有三个连续跨;②每跨跨度相等或相差不超过20%,且端跨的跨度不大于邻跨的跨度;③各区格的长短跨度之比不大于1.5;④所有柱网宜采用正方形或矩形,以正方形布置比较经济。
经验系数法结构内力计算:(2)等代框架法是将结构分别沿纵横柱列方向划分为具有“框架柱”和“框架梁”的纵横向框架。
等代框架法的适用范围为区格长短跨度比不大于1.5。
浅析地下室无梁楼盖结构设计
浅析地下室无梁楼盖结构设计发表时间:2016-07-06T15:43:19.920Z 来源:《基层建设》2016年6期作者:陈智铭[导读] 无梁楼板结构系统,也叫做板柱结构体系,就算不设置梁肋在楼盖中,也可以将板直接支承在柱上。
广东省轻纺建筑设计院 510388 摘要:无梁楼盖是一种双向受力楼盖,在楼盖中不设梁,楼板与柱构成板柱结构体系,具有整体性好、建筑空间大、可有效地增加层高、施工方便等优点。
本文主要介绍了地下室无梁楼盖的特点、如何选择地下室无梁楼盖结构形式、无梁楼盖结构的构造要求以及无梁楼盖计算方法的确定。
本文旨在与同行相互学习,共同进步,希望对日后的相关工作提供一定的借鉴作用。
关键词:无梁楼盖;地下室引言无梁楼板结构系统,也叫做板柱结构体系,就算不设置梁肋在楼盖中,也可以将板直接支承在柱上。
无梁楼盖是一种压力地板,地板负载直通过柱子在传给基础。
无梁楼板结构分为平板和密肋板。
根据无柱帽可以分为无柱帽轻型无梁楼盖和有柱帽无梁楼盖。
根据施工程序可以分成现浇式和装配整体式无梁楼盖。
使用升板法施工的无梁楼盖即为装配整体式的一种。
根据经验,当楼面可变荷载标准值在5kN/m2以上,跨度在6米以内,无梁楼盖较肋梁楼盖经济,因此无梁楼盖大都是用于多层厂房、库房以及书库等建筑。
无梁楼盖的柱网都使用正方形或者矩形,使用正方形上最经济,板内钢筋沿两个方向的布局。
在墙上的地板可以支持或支持边柱的环梁,或边柱外悬臂伸出援手。
楼盖的四周可支撑在墙上或支撑在边柱的圈梁上,或伸出边柱外。
相同条件下的净空高度下,无梁楼建筑高度小于交梁楼盖,因此可以减少房子的体积并节省墙体的结构;无梁楼盖有一个平整的天棚,所以照明、通风和卫生设施条件好;因为它的模板简洁,可以节省模板用量和简化施工,所以,采用无梁楼盖结构具有明显的经济效益和社会效益。
对无梁楼盖结构如何进行工程设计研究具有一定的现实意义。
最近这几年,非常广泛的应用在各种建筑的地下室,无梁楼盖结构系统较简单的,传力路径短,快速和方便,相比于传统的梁板结构下,无梁楼板结构模板结构简单,有效改善地下空间的净高,减少地下室埋深和使综合技术经济指标更好。
地下车库的无梁楼盖设计
地下车库的无梁楼盖设计地下车库作为城市建设中的重要配套设施,承担着停放车辆的功能。
其结构设计对于保证车库的安全、稳定和高效利用空间具有重要意义。
其中无梁楼盖作为地下车库的常见设计方案之一,具有可操作性强、空间利用率高、施工周期短等优点,下面将对地下车库无梁楼盖设计进行详细探讨。
一、无梁楼盖概述无梁楼盖,顾名思义就是指在地下车库中取消横梁的设计方案。
传统的横梁结构会占用一定空间,并对车库停车位的布置造成限制,而无梁楼盖则有效降低了占有空间,提高了整个车库的空间利用率。
无梁楼盖可以采用钢筋混凝土或预制板等材料进行施工,具体取决于车库的具体结构要求和使用功能。
二、无梁楼盖设计原则1.承载能力:无梁楼盖作为车库的一部分,在设计时需考虑到其承载能力,以确保车库在正常使用时不会发生结构破坏或塌陷。
2.空间利用率:无梁楼盖的设计应最大化利用空间,尽可能减少结构对于车库停车位布置的限制。
在设计上可以合理的设置柱网结构,减少结构的跨度,提高整个车库的停车位数量。
3.施工周期:无梁楼盖相对于传统的横梁结构来说,可以采用预制板等方式进行施工,这样可以大大缩短施工周期,提高施工效率。
4.造价控制:无梁楼盖的材料选取、结构设计等都应符合经济性原则,既满足结构的稳定和安全性要求,又能够在可接受的成本范围内完成整个车库的建设。
三、无梁楼盖设计具体实施1.理论分析:根据车库的使用要求和结构类型,进行无梁楼盖的理论分析。
通过对车库地下室空间结构的计算和分析,确定无梁楼盖的具体设计参数。
2.结构选择:在理论分析的基础上,根据车库的特点和使用要求,确定无梁楼盖的结构形式。
可以选择钢筋混凝土、预制板、钢结构等材料进行设计,具体取决于实际情况。
3.材料选取:根据无梁楼盖的结构形式和承载要求,选择适当的材料进行施工。
钢筋混凝土材料需符合相关国家标准,预制板需要满足强度和耐久性要求。
4.施工技术:无梁楼盖的施工过程需要严格按照设计要求进行,保证施工质量和安全性。
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关于无梁楼盖结构设计的思考单位+作者名称【摘要】无梁楼盖是一种双向受力楼盖,在楼盖中不设梁,楼板与柱构成板柱结构体系,具有整体性好,建筑空间大的特点,可有效地增加层高、施工方便等优点。
但其同时也具有受力复杂, 抗震性能差等缺点。
本文系统介绍了无梁楼盖的设计方法, 在设计中需要重点验算的部位和一些构造要求,供参考。
【关键词】无梁楼盖;等代框架法;经验系数法;1 引言无梁楼盖结构体系又称板柱结构体系,这是相对梁板结构体系而言的。
在我国,无梁楼盖结构体系是近年来发展较为迅速的一项建筑结构新技术。
较之传统的密肋梁结构体系它具有整体性好、建筑空间大,可有效地增加层高等优点。
在施工方面,采用无梁楼盖结构体系的建筑物具有施工支模简单、楼面钢筋绑扎方便,设备安装方便等优点,从而大大提高了施工速度。
因此,采用无梁楼盖结构具有明显的经济效益和社会效益。
常用于冷库、商场、仓库、书库等建筑。
但无梁楼盖结构体系也有其自身的缺点: 由于取消了肋梁, 使无梁楼盖结构体系的抗弯刚度减小、挠度增大, 柱子周边的剪应力高度集中, 可能会引起局部板的冲切破坏; 侧向刚度比较差, 层数较少时可以设置板柱结构来抵抗水平荷载, 当层数较多或要求抗震时,一般需要设剪力墙、筒体等来增加侧向刚度。
对无梁楼盖进行工程设计的研究具有一定的实际意义。
2 计算方法2.1 等代框架法等代平面框架法,将整个结构分别按纵、横柱列方向划分为具有“框架梁”和“框架柱”的纵向与横向平面框架。
等代框架梁的宽度,则根据不同的荷载情况分别取值,当采用空间分析程序进行垂直荷载下等代框架计算时,为避免单向加全载使柱轴力重复计算,同一工程需沿两个主轴方向分别加载计算,即在计算X向(Y向)等代框架时,Y向(X向)梁上不加载;还应注意结构构件自重对梁柱内力的影响,一般情况下,结构自重不宜由程序自动计算,有关梁、柱荷重应直接输入。
等代框架的梁的宽度为竖向荷载作用时,取板跨中心线之间的距离;为水平荷载作用时,则取板跨中心线之间距离的一半较为适宜。
等代框架梁的高度取板的厚度。
等代框架的计算高度为:对于楼层,取层高减去柱帽的高度;对于底层,取基础顶面至该层楼板底面的高度减去柱帽的高度。
当仅有竖向荷载时,等代框架可近似的按分层法计算:所计算楼板均看作上层柱的固定远端.这就将一个等代的多层框架的计算变为简单的二层或一层(对顶层)框架的计算.计算中应考虑活荷载的不利组合.最后得出的等代框架梁弯矩值,按所对应的系数分配给柱上板带和跨中板带。
等代框架法的适用范围为任一区格的长跨与短跨之比不大于2;可用于经验系数法受到限制处,如双跨结构、不等跨结构、活荷载过大的结构、不同的竖向荷载和水平荷载等。
2.2 经验系数法经验系数法是最方便的方法,因而被广泛采用。
经验系数法是在试验研究与实践经验的基础上提出来的,计算时只要算出总弯矩,再乘上弯矩分配系数,即得各截面的弯矩。
如果合用经验系数法的条件,用经验系数法很简单,也计算的比较准确。
经验系数法就是按边跨条件定义边跨的内力,内跨用0.65Mo与0.35Mo来分配内力。
所以首先必须计算在简支下的跨中弯矩Mo。
无梁楼盖要注意的就是计算跨度的问题,计算模型,计算荷载。
如果还有柱帽和托板,还要注意内力会往支座处倾斜,这个时候要注意截面设计的位置,和节点构造。
板厚的取值应该根据长跨的来确定。
计算模型就是简化为一个方向的单向板,X,Y向都要计算100%的荷载,相当于计算2次单向板,分别计算受力钢筋。
需要注意的是经验系数法的应用范围必须满足以下几个条件:(1)每个方向至少应有三个连续跨:(2)同一方向上的最大跨度与最小跨度之比不应大于1.2;(3)任一区格板的长边和短边之比不大于1.5;(4)可变荷载和永久荷载之比不大于3;(5)不规则柱网,柱的偏离值不应大于跨度的10%。
3 截面设计对竖向荷载作用下有柱帽的板,考虑到板的穹顶作用,除边跨跨中及边支座外,其他截面的计算弯矩,均乘以0.8 的折减系数。
板的有效高度,同一区格在两个方向的同号弯矩作用下,应分别采用不同的有效高度。
当为正方形区格时,为了简化起见,可取两个方向有效高度的平均值。
4 无梁楼盖的冲切计算在局部荷载或集中反力作用下不配置箍筋或弯起钢筋的板,其受冲切承载力应满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 第7.7.1 的要求;配置箍筋或弯起钢筋的板,应满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 第7.7.3 的要求。
当无梁楼盖的跨度大于6m,或其相邻跨度不相等时,按等效静荷载和静荷载共同作用下求得的冲切荷载,应乘以系数1.1 作为冲切荷载设计值。
当无梁楼盖的相邻跨度不等,且长短跨之比超过4:3,或柱两侧节点不平衡弯矩与冲切荷载设计值之比超过0.05 (c+h0)(c 为柱边或柱帽边长)时,应设箍筋。
5 运用PKPM 软件进行无梁楼盖的设计5.1 无梁楼盖的整体三维计算无梁楼盖结构的整体计算可通过PKPM 软件中的SATWE 软件进行。
由于SATWE 软件具有考虑楼板弹性变形的功能,可以采用弹性楼板单元较为真实的模拟楼板的刚度和计算变形。
在建模时应进行一定的处理:在PMCAD 人机交互式输入时,在软件中需输入框架梁的位置上布置截面尺寸为100*100 的矩形截面虚梁。
(但在边界处及开洞处最好是布置实梁)。
这里布置虚梁的目的有二:其一是为了SATWE 软件在接力PMCAD 的前处理过程中能够自动读取楼板的外边界信息;其二是为了辅助弹性楼板单元的划分。
当然,虚梁是不参与结构的整体分析的,实际上SATWE 的前处理程序会自动将所有的虚梁过滤掉。
此外,为了正确分析该结构,在SATWE 程序中还应将无梁楼盖的楼板定义为弹性楼板。
在TAT软件中,对于无梁楼盖结构来说,由于没有梁和柱子相连,一般我们必须按照规范中的规定将板简化为双向等代框架梁进行计算。
因此,在用PMCAD对无梁楼盖进行人机交互式建模时,首先应确定等代框架梁的宽、高,也即确定等代框架梁的刚度。
在采用SATWE软件分析无梁楼盖结构时,由于SATWE软件具有考虑楼板弹性变形的功能,可以采用弹性楼板单元较为真实的模拟楼板的刚度和计算变形。
尤其是在2001年4月以后的版本中增加了一种能真实计算楼板平面内和平面外的刚度的楼板假定:弹性板6。
因此我们就不用将楼板简化为双向等代框架梁体系了,而是直接对无梁楼盖体系进行三维分析计算。
当然,我们还必须在建模时进行一定的处理。
5.2 楼盖的设计计算无梁楼盖的整体分析计算完成后,我们可以利用SATWE 软件中的“复杂楼板有限元计算”SLABCAD 模块进行楼盖的分析计算。
首先点取“生成楼板有限元分析数据”菜单来生成有关的计算数据,并将相应的计算条件及计算参数进行定义。
如果是预应力楼板的话还应选取预应力参数。
当然,此时必须注意的是:由于有限元的计算原理所致,对于楼板的有限元划分长度不一样可能会对计算结果产生一定的影响。
同时我们还可补充输入无梁楼盖的其它数据,如楼板的洞口及柱帽等特殊构件。
并可对楼板不同部位的板厚进修改:同时,我们还可以在楼板上添加任意的荷载,包括在PMCAD 建模时无法输入的板上的任意线荷载及点荷载。
此外,我们还可以输入支座沉降及约束等补充数据。
SLABCAD 的补充数据输入完毕后我们就可以通过“有限元分析和计算”菜单对无梁楼盖进行设计计算了。
对无梁楼盖的计算内容主要包括楼板的内力、位移、配筋计算及板的冲切验算等。
计算完毕后再通过“分析结果图形显示”菜单查询其计算结果。
6 构造要求6.1 抗冲切箍筋配置按计算所需的箍筋及相应的架立钢筋截面面积应配置在与45 度冲切破坏锥体面相交的范围内,且从集中荷载集中面或柱截面边缘向外的分布长度不应小于1.5h0;箍筋应做成封闭式,箍筋直径不应小于6mm,也不宜大于12mm,其间距不应大于2h0/3。
6.2 抗冲切弯起钢筋配置按计算所需的弯起钢筋其弯起角度可根据板的厚度在30~45 度之间选取;弯起钢筋的倾斜段与冲切破坏锥体斜截面相交,其交点应在集中荷载作用或柱截面边缘以外1/2~2/3 板厚的范围内。
弯起钢筋直径不宜小于12mm,且每一方向不宜小于三根。
6.3 楼板配筋形式楼板配筋一般采用双向配筋。
支座上承受负弯矩的钢筋,宜采用不小于直径为12mm 的钢筋。
考虑抗震的无梁楼板。
板顶面应配置抗震钢筋,其配筋率应大于0.25ρ(ρ为支座处负钢筋的配筋率)。
6.4 设置抗震墙的板柱结构抗震设计要求房屋的周边和楼梯、电梯洞口周边应采用有梁框架;抗震烈度8 度时宜采用有托板或柱帽的板柱节点,托板或柱帽根部的厚度(包括板厚)不宜小于柱纵筋直径的16 倍。
托板或柱帽根的边长不宜小于4 倍板厚及柱截面相应边长之和;房屋的屋盖和地下一层顶板,宜采用梁板结构等6.5 圈梁配筋形式当无梁楼板不伸出外柱外侧时,在板的周边应设置圈梁,圈梁截面高度不应小于板厚的2.5 倍。
圈梁按计算配筋,抗扭箍筋不应小于A6@200 或A6@150,且做成封闭式,搭接长度不小于锚固长度,抗扭纵筋不宜小于4B12,圈梁下部纵向钢筋的两端伸到柱外边,上部纵向钢筋须通长布置,且搭接点宜在跨中。
7 结束语无梁楼盖较之传统的梁柱结构体系具有建筑空间大,施工支模简单,钢筋绑扎方便,施工速度快等优点,但受力复杂、抗震性能差。
本文总结以往实际工作,以SATWE 软件为例,系统的介绍了此类工程的结构设计情况,可为同类工程实际设计参考。