楼盖结构分类及布置

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。我国规范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：

2

402

22

140111EI l q EI l q f A αα== （2.1） 式中1α、2α

384

521=

=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（2.1q 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。《混凝土设计规范》（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内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、板的内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内力。

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范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）结构及构件内力分析计算；

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2.2

2.2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。