无梁楼盖设计
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第七章无梁楼盖设计质量控制细则□板柱结构。
□板柱-剪力墙结构。
□平板式无梁楼盖。
□带柱帽或托板的无梁楼盖。
□双向密肋无梁楼盖。
2.截面□满足建筑净高要求。
□按计算需要设置柱帽或托板。
□满足计算要求,如抗冲切、抗弯、挠度、裂缝、规范构造要求等。
□设置柱帽或托板的宽度、厚度满足规范要求。
□双向无梁板一般要满足厚跨比。
□与计算模型保持一致。
3.无梁楼盖的概念设计□柱帽冲切计算时既要验算柱对柱帽的冲切,还需验算柱帽对板的冲切。
□柱帽冲切计算时一般先不考虑配箍筋算够冲切厚度,设计时按构造配置箍筋或不设置箍筋,少量按计算设置箍筋。
□尽量减小边跨跨中弯矩,增强边柱的抗冲切承载力。
在建筑允许条件下,宜将楼板伸出边柱外侧,但不宜大于边跨的0.4倍。
□设置暗梁时,不可把平板作为有边梁的双向板进行设计。
□有条件时,宜将支座弯矩下调10%~15%,并应按平衡条件将跨中正弯矩相应上调。
□端跨边界需设置边梁或砼墙。
边梁高度不宜小于板厚的2.5倍,并按弯、剪、扭设计。
□边支座端柱需设置柱帽或托板。
□板柱-剪力墙体系的顶层及地下一层顶板宜采用梁板结构。
4.计算方法□采用有限元整体空间模型计算。
□采用等代框架法把楼盖和柱简化为“板带—柱”的框架。
□采用双向交叉等代框架有限元计算。
□采用弯矩系数法。
5.等代框架设计条件□每个方向不宜少于3个连续跨。
□任一区格长、短边之比不大于1.5。
□同方向上的最大跨与小跨之比不宜大于1.2。
□不规则柱网,柱偏离值不大于跨度的10%。
□一般情况下无梁楼盖平板、带柱帽、带托板的适用跨度。
6.荷载取值□模型计算顶板自重时考虑柱帽或托板的荷载。
□板上集中荷载需考虑,如集水坑、小院挡土墙等。
□理正人防计算时荷载取值考虑恒载与人防荷载或活荷载组合的设计值。
7.计算参数输入□抗震等级。
□弯矩调幅系数考虑。
□采用等代框架时板带宽度取值要合理。
□柱帽厚度输入时注意是否已包含板厚。
□柱帽托板冲切计算一般不考虑箍筋。
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。
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。
无梁楼盖设计无梁楼盖设计在YJK现有的建模、上部计算、楼板施工图三个模块中就可完成,而且无梁楼盖的设计可以和其它结构整体建模和分析协同工作,是融入其它结构设计之中的。
大致流程是:在建模中布置无梁楼盖的虚梁(或暗梁)和柱帽;在上部结构计算中采用弹性板3或弹性板6模型,弹性板荷载计算方式应选择有限元方式;计算结果中补充了柱的冲切计算;在楼板设计中采用楼板有限元计算,并按照柱上板带、跨中板带给出计算结果和楼板施工图设计。
一、在建模中布置虚梁和柱帽对无梁楼盖,仍按照普通楼层的建模方式,在全楼中,无梁楼盖可能只占几个楼层,或者楼层中的某一部分为无梁楼盖,其余部分仍为普通楼盖。
对无梁楼盖部分主要是输入虚梁、暗梁以及柱帽,有时还有加腋板。
1、布置虚梁指示板带位置无梁楼盖没有梁,柱之间需布置虚梁或者暗梁。
这里梁的第一个作用是生成楼板,第二个作用是指定柱上板带的布置位置,软件自动生成的柱上板带就是沿着虚梁或者暗梁布置的。
软件对虚梁本身不会做设计和配筋,虚梁本身的刚度很小,对整体计算没什么影响。
2、布置暗梁暗梁就是指有一定的宽度、但高度与板厚相同的梁。
在无梁楼盖设计中,暗梁首先可以起到虚梁同样的作用,即生成房间楼板和确定柱上板带的布置位置。
暗梁按照普通梁方式输入即可。
《高规》8.2.4:“板柱-剪力墙结构中,板的构造应符合下列规定:1 抗震设计时,应在柱上板带中设置构造暗梁,暗梁宽度取柱宽及两侧各1.5倍板厚之和,暗梁支座上部钢筋截面积不宜小于柱上板带钢筋面积的50%,并应全跨拉通,按梁下部钢筋应不小于上部钢筋的1/2。
”因此,暗梁的尺寸可按高规的要求输入。
在上部结构计算时,对无梁楼盖板应选择按照弹性板3或者弹性板6计算,这种计算模式将使楼板和梁变形协调,共同承担荷载,我们输入的暗梁尺寸适当,其暗梁的配筋结果就基本可用。
暗梁本身有一定的刚度,在楼板施工图模块的有限元计算时,考虑到它的刚度和楼板的刚度是重合的,因此软件自动忽略了暗梁的刚度,以保证计算的准确性。
地下车库无梁楼盖设计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。
一般认为:无梁楼盖较之传统的密肋梁楼 盖具有整体性好、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 大大提高施工速度。
但是, 历次地震中无梁楼盖结构均出现了高于梁板楼盖结构的破坏实例。
因此,无梁楼盖体系(板柱结 构体系)的抗震性能较差已形成共识,现行规范对此有专门的严格的规定。
本着安全、合理、经济的原则,笔者认为我集团华东地区地上建筑一般情况不宜采用板柱结构体系。
但地下建筑由于 地震作用小,采用无梁楼盖结构是否可行呢本文就针对此问题进行探讨。
—、经济性分析在华东地区,一般地下车库柱距米,柱截面较大或项目档次较高时柱距采用米。
考虑有效净高米,设备所需高度米,排水所需高度米,故采用无梁楼盖时,层高可控制在米左右;采用梁板 楼盖时,层高米左右,两者相差米。
地下建筑对层高较敏感,尤其是地下水位埋深较浅的地区。
基坑支护和开挖量随深度增加而增加,而且抗浮承载力要求也变高。
一方面无梁楼盖自重大于梁 板楼盖对抗浮有利;另一方面层高的减小可以减小水浮力,节省抗拔桩。
综上,就常用柱距的单 建式地下车库而言:采用无梁楼盖,楼盖本身的结构成 本有所提高,但建筑层高可减少米左右, 且可以减少土方量、减少降水费用、降低桩基成本、支护成本、墙柱工程量、外防水工程量、模 板工程量,另外因便于施工还可能缩短工期。
因此,此时无梁楼盖一般情况下综合成本最优,许多工程实例也证明了这一点。
目前许多人仍以无梁楼盖体系直接增加了楼盖本身的结构成本为由拒绝采用,这是一个误区。
二、技术性分析1 v柱网无梁楼盖的柱网宜采用正方形或矩形,矩形柱网长短边之比不宜大于,最大跨和最小 跨的 柱距不宜大于,以避免柱承受楼板的不平衡弯矩。
无梁楼盖设计(二)17.5无梁楼盖板施工图按照平法标准图的柱上板带、跨中板带方式出图分为3个区域配筋:1、柱上板带,沿各跨贯通连续配筋,双层,如果按各跨最大值配筋则在第一跨标注。
操作无梁楼盖菜单下的子菜单“标注板带”即可标注出柱上板带。
如果前面生成了跨中板带,用“板带标注”菜单可把跨中板带和柱上板带同时标出。
2、柱帽或柱上板带相交处,根据减去柱上板带的剩余部分计算面积配置,钢筋长度为柱上板带宽度。
这部分钢筋也可称为柱上板带的非贯通筋。
操作无梁楼盖菜单下的子菜单“标注柱帽”即可标注柱帽处的钢筋。
3、跨中板带,这部分包括2种钢筋:(1)扣除柱上板带的剩余部分该部分设置了两种画法:第一种画法是对跨中板带也按照平法标准图的板带方式出图,在无梁楼盖参数中设置跨中板带相关参数:根据柱上板带自动生成跨中板带,如果勾选,软件将在柱上板带平行的方向上同时生成跨中板带。
操作“标注板带”菜单时同时也标注了跨中板带。
第二种画法是用集中标注方式画图和修改,如果不勾选如上参数,软件没有生成跨中板带时的画法,它普通房间板画钢筋方式相同。
因此操作的菜单就是集中标注的系列菜单;(2)在柱上板带垂直布置的非贯通钢筋,用原位标注方式画图和修改,和普通房间画图的支座负筋类似,操作的菜单就是原位标注系列菜单。
17.6 各跨板带选筋方案板带由连续的多跨组成,配置了贯通钢筋和非贯通钢筋,对于贯通钢筋部分,用户可以通过控制参数,既可以设置成各跨配筋相同,也可以设置成各跨不同。
如果设置成各跨配筋相同,则软件从所有各跨中选择最大计算值进行配筋,并在其第一跨集中标注,这种情况下配筋量较多。
如果设置成各跨不同,软件根据各跨配筋计算值分别配置不同的钢筋,并在各跨分别标注。
1、板带贯通钢筋面积板带贯通钢筋的设置,主要取决于以下两个参数:1)指定贯通筋最小配筋率:板带中间部位的顶部,计算弯矩很小或者为0,但由于无梁楼盖一般较厚,需要考虑一定的构造钢筋,此部分构造钢筋的设置,可以按此参数设置。
无梁楼盖设计(一)无梁楼盖设计在YJK现有的建模、上部计算、楼板施工图三个模块中就可完成,而且无梁楼盖的设计可以和其它结构整体建模和分析协同工作,是融入其它结构设计之中的。
大致流程是:在建模中布置无梁楼盖的虚梁(或暗梁)和柱帽;在上部结构计算中采用弹性板3或弹性板6模型,弹性板荷载计算方式应选择有限元方式;计算结果中补充了柱的冲切计算;在楼板设计中采用楼板有限元计算,并按照柱上板带、跨中板带给出计算结果和楼板施工图设计。
一、在建模中布置虚梁和柱帽对无梁楼盖,仍按照普通楼层的建模方式,在全楼中,无梁楼盖可能只占几个楼层,或者楼层中的某一部分为无梁楼盖,其余部分仍为普通楼盖。
对无梁楼盖部分主要是输入虚梁、暗梁以及柱帽,有时还有加腋板。
1、布置虚梁指示板带位置无梁楼盖没有梁,柱之间需布置虚梁或者暗梁。
这里梁的第一个作用是生成楼板,第二个作用是指定柱上板带的布置位置,软件自动生成的柱上板带就是沿着虚梁或者暗梁布置的。
软件对虚梁本身不会做设计和配筋,虚梁本身的刚度很小,对整体计算没什么影响。
2、布置暗梁暗梁就是指有一定的宽度、但高度与板厚相同的梁。
在无梁楼盖设计中,暗梁首先可以起到虚梁同样的作用,即生成房间楼板和确定柱上板带的布置位置。
暗梁按照普通梁方式输入即可。
《高规》8.2.4:“板柱-剪力墙结构中,板的构造应符合下列规定:1 抗震设计时,应在柱上板带中设置构造暗梁,暗梁宽度取柱宽及两侧各1.5倍板厚之和,暗梁支座上部钢筋截面积不宜小于柱上板带钢筋面积的50%,并应全跨拉通,按梁下部钢筋应不小于上部钢筋的1/2。
”因此,暗梁的尺寸可按高规的要求输入。
在上部结构计算时,对无梁楼盖板应选择按照弹性板3或者弹性板6计算,这种计算模式将使楼板和梁变形协调,共同承担荷载,我们输入的暗梁尺寸适当,其暗梁的配筋结果就基本可用。
暗梁本身有一定的刚度,在楼板施工图模块的有限元计算时,考虑到它的刚度和楼板的刚度是重合的,因此软件自动忽略了暗梁的刚度,以保证计算的准确性。
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。
地下室无梁楼盖设计[关键词] 结构方案选择荷载取值有限元分析冲切计算构造措施1 工程简介某地下室为地下一层独立车库,总建筑面积为1479㎡。
该地下室车库底板板面标高-4.700 m,顶板板面标高-1.500 m,顶板上有1.200 m覆土,室外地面标高为-0.300 m,剖面图见图1。
在室外(地下室范围内)C轴与D轴间及A轴与B轴间区域为消防车道,其余区域均为植物种植区。
本工程建筑设防烈度6度,设计基本地震加速度值为0.05g, 设计地震分组为第一组,建筑抗震设防类别为丙类,结构设计使用年限为50年,建筑安全等级为二级,框架抗震等级为四级,场地类别为Ⅱ类。
主体结构为板柱抗震墙体系,基础采用平板式筏板基础(带反柱帽)。
所有构件混凝土强度等级均为C30防水混凝土(后浇带为C35防水混凝土),抗渗等级底板和侧墙为S8,顶板为S6。
钢材采用HPB235(fy=210N/mm2),HRB335(fy=300N/mm2), HRB400(fy=360N/mm2)三种。
主要活荷载标准值[1]为:地下室顶板14.3KN/㎡,其余5KN/㎡,地下室底板2.5KN/㎡。
图1地下室剖面图2 结构方案选择因场地原因限制了坡道的长度,从而限定了地下室底板的标高,同时因开发商对功能的要求及其它相关专业的需求顶板标高也被限制了。
满足建筑空间高度要求的最佳方案为无梁楼盖结构。
3 消防车道荷载取值地下室顶板为双向板,按《建筑结构荷载规范》规定消防车道荷载取值应为20KN/m2,同时顶板上覆土1.2米,这样大的荷载将会使顶板做的很厚同时板配筋量很大。
根据《荷载规范》第4.1.1条注1说明:“当荷载较大或情况特殊时,应按实际情况采用。
” ,可利用地下室顶板上较厚覆土对消防车轮压的扩散作用对活荷载进行适当折减[3]。
根据《荷载规范》第 4.1.1条文说明,消防车全车总重300KN,最大轮压P=60KN,轮胎着地尺寸为0.6mx0.2m。
无梁楼盖设计指引一、无梁楼盖应用范围1、地下车库,有助于减少层高。
2、地下室底板(防水板或筏板),方便施工。
3、上部结构(板柱剪力墙结构),有助于减少层高。
目前这方面的应用较少。
二、目前设计存在的问题1、设计方法不统一。
有用表格法,也有用YJK无梁楼盖和地基基础模块。
2、抗冲切验算很少考虑弯矩的影响,偏于不安全。
三、设计原则以YJK无梁楼盖和地基基础模块为主,表格法作为辅助手段。
配筋依据以YJK为准,用表格法对标准跨进行计算做为校核。
四、设计方法(一)冲切验算1、计算方法我们验算冲切一般是按照《混凝土结构设计规范》公式6.5.1-1,这个公式比较简单,如果不考虑预应力σpc,则可以看成沿冲切面(周长um*板厚h0)的剪应力控制不超过0.7ft,跟板的抗剪计算控制指标(不考虑抗剪钢筋)是一样的。
但规范6.5.6条同时规定:附录F的计算看起来很繁琐,很多人不愿意去看。
实际上,附录F的计算方法可以从力学原理分析如下:左图为没有弯矩的情况,此时剪应力τ均匀分布在冲切计算面Um*h0上,τ=Fl/(Um*h0),由于不平衡弯矩Mx的存在,在冲切计算面绕中心轴Y轴产生一对相反的剪力,如右图所示。
最大附加剪力τx计算方法与材料力学计算受弯正应力的方法基本一样。
所以附录F 给了一个类似极惯性矩的公式如下,其他参数只是对这个公式的一些修正。
等效的冲切力其实就是用最大的剪应力乘以冲切计算面的面积得到的。
很多人认为地下室不考虑水平荷载(地震或风),所以不需要考虑这个计算。
实际上,在竖向荷载下,这个不平衡弯矩仍然存在,特别是在一些边跨或者长短跨处,存在较大的不平衡弯矩不能忽略。
如下图,边跨柱冲切轴力N=3798.3kN,但考虑不平衡弯矩Mx、My(柱弯矩)后,等效冲切力Fl=3994.4。
对上部结构的板柱剪力墙来说,由于受水平力的作用,这个影响可能会更大,所以要引起重视。
《规范》附录F的计算从力学概念来推导还比较简单,但计算起来很复杂,用手工计算工作量会比较大,YJK的计算方法经过复核,与《规范》的计算方法一致,可以采纳。
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。
无梁楼盖设计无梁楼盖设计在YJK现有的建模、上部计算、楼板施工图三个模块中就可完成,而且无梁楼盖的设计可以和其它结构整体建模和分析协同工作,是融入其它结构设计之中的。
大致流程是:在建模中布置无梁楼盖的虚梁(或暗梁)和柱帽;在上部结构计算中采用弹性板3或弹性板6模型,弹性板荷载计算方式应选择有限元方式;计算结果中补充了柱的冲切计算;在楼板设计中采用楼板有限元计算,并按照柱上板带、跨中板带给出计算结果和楼板施工图设计。
一、在建模中布置虚梁和柱帽无梁楼盖没有梁,柱之间需布置虚梁或者暗梁。
1、布置暗梁无梁楼盖的板设计时,需要按照柱上板带、跨中板带方式配筋,软件将按照虚梁或暗梁的位置确定柱上板带,因此用户需在建模中布置虚梁或暗梁,暗梁按照普通梁方式输入即可。
《高规》8.2.4:“板柱-剪力墙结构中,板的构造应符合下列规定:1 抗震设计时,应在柱上板带中设置构造暗梁,暗梁宽度取柱宽及两侧各1.5倍板厚之和,暗梁支座上部钢筋截面积不宜小于柱上板带钢筋面积的50%,并应全跨拉通,按梁下部钢筋应不小于上部钢筋的1/2。
”因此,暗梁的尺寸可按高规的要求输入。
在上部结构计算时,对无梁楼盖板应选择按照弹性板3或者弹性板6计算,这种计算模式将使楼板和梁变形协调,共同承担荷载,我们输入的暗梁尺寸适当,其暗梁的配筋结果就基本可用。
也有用户按照等代框架梁宽高尺寸的输入暗梁,等代框架的宽度取垂直于等代框架方向两侧柱距各1/4,梁高取板厚度。
这样的输入方式和如上按照《高规》的要求设置暗梁尺寸方式差不多,其暗梁配筋结果基本可用。
2、布置柱帽无梁楼盖中设置柱帽时,可在建模的楼板布置菜单下布置柱帽:软件可布置的柱帽形式有3种:柱帽、柱帽+托板、托板。
《高规》8.1.9条:“板柱-剪力墙结构的布置应符合下列规定:。
4 无梁板可根据承载力和变形要求采用无柱帽(柱托)板或有柱帽(柱托)板形式。
柱托板的长度和厚度应按计算确定,且每方向长度不宜小于板跨度的1/6,其厚度不宜小于板厚度的1/4。
附录C无梁楼盖设计要点C.1一般规定C.1.1无梁楼盖的柱网宜采用正方形或矩形,区格内长短跨之比不宜大于1.5。
C.1.2当无梁楼盖板的配筋符合本规范规定时,其允许延性比[β]可取3。
C.2承载力计算C.2.1板在等效静荷载和静荷载共同作用下,按弹性受力状态计算的内力,宜按下列方法进行调幅。
C.2.1.1当用直接方法设计计算时,对中间区格的板,宜将按弹性阶段受力状态计算的支座负弯矩与跨中正弯矩之比从2.0调整到1.3~1.5;对边跨板,宜相应降低负、正弯矩的比值;C.2.1.2当用等代框架方法设计计算时,宜将按弹性阶段受力状态计算的支座负弯矩下调10%~15%,并按平衡条件将跨中正弯矩相应上调;C.2.1.3支座负弯矩在柱上板带和跨中板带的分配可取3:1到2:1;跨中正弯矩在柱上板带和跨中板带的分配可取1:1到1.5:1;C.2.1.4当无梁楼盖的板与钢筋混凝土边墙整体浇筑时,边跨板支座负弯矩与跨中正弯矩之比,可按中间区格板进行调幅。
C.2.2沿柱边、柱帽边、托板边、板厚变化及抗冲切钢筋配筋率变化部位,应按下列规定进行抗冲切计算:C.2.2.1在板内不配箍筋和弯起钢筋时:F1≤0.65ftdumho(C.2.2-1)式中:F1——冲切荷载设计值,取柱所承受的轴向力设计值减去柱顶冲切破坏锥体范围内的荷载设计值;ftd——混凝土在动荷载作用下抗拉强度设计值;um——冲切破坏锥体上、下周边的平均长度,取距冲切破坏锥体下周边ho/2处的周长;ho——冲切破坏锥体截面的有效高度。
C.2.2.2在板内配有箍筋时:F1≤0.5ftdumho+fydAsv(C.2.2-2)式中:fyd——在动荷载作用下抗冲切箍筋或弯起钢筋的抗拉强度设计值,取fyd=240MPa;Asv——与呈45°冲切破坏锥体斜截面相交的全部箍筋截面面积;C.2.2.3在板内配有弯起钢筋时:F1≤0.5ftdumho+fydAsbsinα (C.2.2-3)式中:Asb——与呈45°冲切破坏锥体斜截面相交的全部弯起钢筋截面面积;α——弯起钢筋与板底面的夹角。
地下室无梁楼盖设计随着城市化进程加速,土地资源稀缺,为了加强土地使用效率,地下室的利用越来越广泛。
在地下室建设中,无梁楼盖设计是一个非常重要的问题。
因为地下室是建筑物的重要组成部分,它承载着地上建筑的重量,同时还要承受地下水压力等外部因素的作用,无梁楼盖设计是保证地下建筑安全的关键要素。
1、无梁楼盖设计的原理无梁楼盖设计是指在地下室的一些大跨度空间不穿设梁的情况下,利用植筋板完成地下室整体承重结构的设计。
它的基础理论是在水泥砼中添加纤维,能够增强水泥砼的韧性和抗穿切能力,从而达到不采用钢筋设梁,但仍然能够承受重载荷的目标。
2、无梁楼盖设计的优点无梁楼盖设计方案具有以下优点:(1) 建筑高度:无梁楼盖的使用可以减小地下空间的高度,增加使用空间的高度,而且能够保证地下室的建筑高度在限制范围之内。
(2) 加速施工:无梁楼盖的施工速度非常快,因为不用设梁,所以构造更为简单。
(3) 成本低:相对于在地下室内设置一些重型梁柱来说,无梁楼盖可以以更低的造价完成地下室的设计。
3、无梁楼盖设计的应用场景在工厂车间、超市、仓库等一些大型建筑中,建筑空间较大,采用无梁楼盖设计可以给人们在建筑中创造更大的自由空间。
在地下车库的设计中,通常需要预留更多的车道宽度和高度,而无梁楼盖的使用可以解决这类问题。
然而,无梁楼盖也有其应用的局限性。
在建筑物跨度较小、要求楼层平整度高、设备充足的建筑中,采用无梁楼盖的意义不如设梁的方案。
因此,对于是否采用无梁楼盖,应根据具体情况来决定。
4、无梁楼盖设计在实践中的应用无梁楼盖在工程实践中已经得到了广泛的应用,并赢得了良好的声誉。
在开展无梁楼盖设计时,一定要充分考虑到设计的风险性和可行性,一旦建设过程中出现问题,就会对工程造成很大的影响。
总的来说,无梁楼盖的设计是一个非常重要的问题,它是保证地下室在承受重载荷、地下水等外部因素的作用下能够稳定、安全运行的关键要素。
采用无梁楼盖的优点在于提高空间利用率、加速施工速度等,但对于是否采用无梁楼盖应根据具体情况做出判断。
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。
无梁楼盖的建模及计算
1.建模部分
(1)梁输入两个方法
1.按规范的要求,布置暗梁,比如500*300,直接布置(不建议)
2.按虚梁(100*100)方式布置,确定板带的形成位置(在板施工图-无梁楼盖-
围区板带,程序按虚梁位置自动生成柱上和跨中板带)(建议)
建议:
考虑到无梁楼板比较厚,充分利用板的面内面外刚度,所以板属性定义为弹性板6,此时梁建议按虚梁布置,按第一种方法布置,暗梁和板重叠部分刚度重复计算。
暗梁本身有一定的刚度,在楼板施工图模块的有限元计算时,考虑到它的刚度和楼板的刚度是重合的,因此软件自动忽略了暗梁的刚度,以保证计算的准确性。
但是在上部结构计算中,如果对无梁楼盖按照弹性板3或者弹性板6计算,软件没有扣除暗梁的刚度,这可能对计算结果造成一定的误差。
(2)柱帽的输入
常见问题:a.柱帽,托板,等包不包括板厚?可以参照图例
b.柱帽处自动生成梁加腋,可以试下效果
对于用户输入的暗梁,建模退出时,软件自动将和柱帽相连的暗梁设置成加腋梁,为的是考虑柱帽的因素按照加腋梁计算和配筋。
加腋的长度尺寸取柱帽或柱帽加托板的长方向和梁交界处,加腋的高度取柱帽+托板+板厚-梁高。
可在建模中看到自动形成的加腋梁,如果柱帽被删除,加腋梁在退出建模时,会自动删除梁加腋。
在建模退出时,设置了选项“柱帽处自动生成梁加腋”,如果用户不希望设置这种梁的加腋,可对该参数不勾选。
对虚梁不会作加腋设置。
2.计算参数部分
1.生成等值建议勾选,计算结果输出才能查看单元格配筋
2.中梁刚度放大系数,因为定义了弹性板6,就不再放大了
3.弹性板荷载计算方式,应改为有限元计算
4.建议考虑梁与弹性板的变形协调
5.板属性定义为弹性板6,
常见问题:弹性板6定义不了,原因是勾选了
3.上部计算
楼板采用壳单元,柱采用杆单元,墙也采用壳单元。
4.设计结果
软件提供冲切计算,计算结果如上图显示
常见问题:
Q1:冲切计算已经考虑了不平衡弯矩?
A1:软件已经按规范计算
Q2: 计算结果含义?
A2:柱边为柱根、柱帽、托板抗冲切验算结果。
柱中心为抗冲切箍筋面积为单边一个箍筋间距内的箍筋总面积,箍筋间距同梁。
Q3:网格划分长度控制在哪设置?
A3:
Q4:单元格应力、配筋、单元格计算厚度在哪查看?
A4:计算结果等值线菜单(前处理必须勾选生成等值线)
5.板施工图
参数设置:
a.板计算方法-----有限元算法,考虑梁弹性变形(必须设
置)如果用户定义了板带但是没有勾选这两个参数,软件将给出提示并中断计算。
b.无梁楼盖参数
1.柱上板带宽度,看实际工程,一般用四份一跨度
2.取整体计算弹性板计算结果
上部结构计算给出了弹性板的计算结果,如果计算时考虑了板的协同作用定义了弹性板6,且弹性板导荷方式选用有限元方式,此计算结果就可以代表无梁楼盖的柱上板带以及跨中板带的配筋结果。
由于上部结构计算中不仅考虑恒活竖向荷载,还考虑了风、地震等水平荷载工况或者温度荷载和组合,因此整体模型下弹性板的计算结果更全面。
但一般来说,不选上部计算结果。
即不勾选,在板施工图重新计板的内力和配筋。
3.柱上板带内力采用积分方式
软件对单元格的内力计算采用积分的方式,计算更精确
常见问题:两处计算结果对不上,就是这个参数引起的。
4.应力集中处理范围,这个是一个经验值,工程师要谨慎使用,一般带柱帽,或托板的无梁板,在计算网格为500mm的时候,忽略柱中心1000范围(两个网格长度)忽略柱帽边400(一个网格),可以满足计算精度要求。
但对于无柱帽下,这个取值更应该慎重考虑。
应力集中,可查阅“圣维南原理”
C.无梁楼盖板带形成(必须执行)可以通过以下三个命令形成板带。
如果没有形成板带,程序按普通楼板计算配筋,不输出板带配筋
d.无梁楼盖板带计算,计算结果详F1帮助文档
常见问题:
Q1:板带计算结果配筋率为何是0.3,而不是参数设定的值?
A1:人防区,按人防规范要求,板配筋率为0.3,程序默认执行
Q2:带柱帽,变板厚程序如何处理?
A2:单元格计算板厚为该单元的平均厚度,因此,带柱帽,网格划分的长度对计算结果有一定的影响,原则上是划分的越细,计算越准确。
一般来说0.5和网格,计算精度上已经满足要求。
Q3:板带裂缝在哪查看?
A3:
Q4:不是水平或竖直的板带如何配筋?
A4:。