关于无梁楼盖的一些见解
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无梁楼盖的设计方法分为以下三种:(一)经验系数法经验系数法的大致思路:首先求得楼板在计算方向上的总弯矩,再将此总弯矩按照比例分配柱上板带和跨中板带的控制截面(支座和跨中)。
此方法含以下几个要点:1. 柱上板带和跨中板带的划分,此问题在后面另有讨论。
2. 总弯矩的计算。
这里的总弯矩是指以一品框架柱的负荷宽度为计算宽度,以考虑柱帽而修正的柱间距为跨度,按简支梁算得跨中总弯矩。
例举X 方向总弯矩公式见下:2)32()(81c lx ly q g Mox -+= ly: Y 方向柱距lx : X 方向柱距c : 柱帽在计算方向的有效宽度3. 分配系数将计算方向上所算得的总弯矩(例如Mox )分配给柱上板带和跨中板带各自的支座截面与跨中截面,仅需要将总弯矩乘以以下表格中的系数即可。
(选自《北京统一技术措施》,《全国统一技术措施》与《混凝土升板结构技术规范》中与此类表格略有不同)∑ -0.530.4 -0.67 -0.67 0.33 ① ② ③ ④⑤ 分析以上系数的求和值:-( ① + ③ )/2 + ② = 1.0- ④ + ⑤ = 1.0由此可以看出,板带跨中和支座截面弯矩的分配,遵照了梁支座及跨中弯矩间的一般规律,及两端支座负弯矩的平均值与跨中弯矩求和等于按简支梁计算的跨中弯矩。
由于无梁楼盖的塑性调整能力很强,为了减少柱上板带支座钢筋,在总弯矩不变的条件下,允许将柱上板带负弯矩的10%分配给跨中板带负弯矩。
4. 适用条件经验系数法适用条件,如下:a. 每方向至少应有三个连续跨b. 同方向相邻跨度的差值不超过较长跨度的30%c. 矩形柱网两方向柱距的比值不大于2d. 可变荷载和永久荷载的比值不大于3经验系数法简单易行,但只能用于楼盖体系在竖向荷载下的计算,由于没有考虑竖向构件与楼盖间的相互影响,不能分析整体结构,更无法考虑地震作用,加之适用条件较为苛刻,实际工作中的应用面较小。
(二) 等代框架法等代框架法的大致思路:以楼板厚度为梁高度,以一定的规则选定梁宽度(后详),以某种方法考虑柱帽对框架计算跨度及层高的影响,建立等代框架,进而进行竖向荷载及水平地震作用下的单品框架的计算,得到内力结果后,将竖向荷载下等代框梁的内力按照下表分配给柱上板带和跨中板带,跨中板带便可直接进行截面设计,而柱上板带和框柱尚需进行地震工况和竖向荷载工况的内力组合,以及规范对框架结构要求的内力调整后才能进行截面设计。
浅析地下室无梁楼盖结构设计摘要: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。
地下室平面梁楼显然是不同于有梁楼盖结构的特征,可以先由地下室平面梁地板的特点开始分析。
地下室无梁楼盖的设计方法探讨地下室无梁楼盖的设计方法探讨在现代建筑中,地下室的应用越来越广泛。
地下室不仅可以作为仓储、车库等空间的利用,还可以作为商业、公共等建筑的重要部分。
而对于地下室的设计,无梁楼盖正成为一种趋势。
本文将从设计方法的角度来探讨地下室无梁楼盖。
一、无梁楼盖的优点无梁楼盖是指楼盖中没有横向的梁,而是采用了预应力钢筋混凝土板作为承载结构,能够达到更好的承载能力、抗震性以及美观度。
相比有梁楼盖,无梁楼盖的优点主要体现在以下几个方面。
1. 提高空间利用率无梁楼盖的设计将梁和板合二为一,从而达到了更小的截面、更高的跨度和更好的空间利用率。
2. 增强抗震性能无梁楼盖的整体性更强,可以有效地提高结构抗震性能,保证使用安全。
3. 美观度更高无梁楼盖可以减少结构的繁琐性,从而增加了建筑的美观度和艺术性。
二、无梁楼盖的设计方法1. 结构构型的设计无梁楼盖的设计是以结构构型为基础的,需要灵活运用混凝土板、预应力钢筋等材料,形成适合结构体系的构型,使得整个建筑物有更好的稳定性和承载力。
2. 构件的材料和设计混凝土楼盖板虽然是无梁的,但需要在设计时尽可能牢固,避免出现墙面开裂、板面掉块等情况。
同时,需要适当加强预应力钢筋的力度,保证整个楼盖能有足够的承载能力。
3. 设计结构节点结构节点是无梁楼盖设计中的重要环节,需要根据不同情况制定相应的节点设计方案。
在节点设计中,需要注意梁板之间的连接方式,以及板面和墙体之间的连接方式,避免出现因节点设计失误而引起的结构破坏。
三、无梁楼盖的应用案例目前,无梁楼盖的应用已经在许多建筑项目中得到了广泛的应用,如地铁站、商场、展馆等地下室空间。
其中,比较典型的是桥南地铁站,在设计中采用了无梁楼盖的结构,大大减少建筑材料的使用、缩短工期,同时保障了建筑的安全性和美观性。
四、总结无梁楼盖作为一种新型的地下室设计模式,优点显著,其在提高空间利用率、增强抗震性、提高美观度等方面都有着优异的表现。
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。
建筑小知识
无梁楼盖
1、何谓无梁楼盖
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,使同高的楼层扩大净空,节省建材,提高施工进度,而且质地更密,抗压性更高,抗振动冲击更强,结构更合理。
2、无梁楼盖优缺点
无梁板结构因不设置梁,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、便于布置管线和施工。
但需要较厚的板,混凝土和钢筋。
另外,从结构性能方面看,无梁板的延性较差,板在柱帽或柱顶处的破坏属于脆性冲切破坏。
3、常见现浇空心无梁楼盖
A、现浇空心混凝土GBF薄壁管空心楼盖。
由暗
梁和非抽芯空心楼板组成的楼盖;暗梁与楼层等厚,
从而增大空间的使用高度,减少结构自重,在不采用
预应力的情况下,使结构满足大开间、大跨度的要求,
降低成本的目的。
B、蜂巢芯钢筋混凝土空心楼盖。
是一种适用于大跨度,大空间的新型楼盖体系,具有自重轻、搞震性能好、隔音保温隔热效果好的特点,并且能缩短工期,节约材料,具有较高的经济价值。
设计管理中心201
20133年1月16日。
揭秘无梁楼盖最坑爹的设计规定!被骗了这么多年!无梁楼板,英文名(flatslab)一般指带有柱帽或托板的平板结构(见图1);无梁平板,英文名(fiatplate)一般指不带柱帽或托板的平板结构(见图2)。
另外一个名词,近年用的比较多,即板柱结构,加抗震墙的称为板柱一抗震墙结构。
这个名词在国外用的较少,一般用在节点上,如slab—colomnjoint。
无梁楼板结构,或称板柱结构,是一种比较好的楼板结构,因为这种结构具有施工简便、施工速度快、楼层净高较高(因而在同样净高的条件下,可以降低层高)、管道穿行方便等优点,所以在国外,尤其在北美洲应用很广,包括地震区和非地震区,应用都很普遍。
这种结构广泛应用于住宅、办公楼、停车楼以及其他工业与民用建筑。
这些国家最常用的楼板形式是“无梁平板”,也即无柱帽也无托板的平板,整个楼板厚度是同一的。
这种结构模板最简单,施工速度可以更快。
无梁楼板结构1906年第一次在美围芝加哥建成。
当时并没有很科学的设计方法,是作为专利产品出售。
由业主将需要的柱网尺寸(当时一般是2Oft×20ft,约相当于6m×6m)、层高、层数、荷载大小(当时允许的活荷载一般为l001b/ft,约相当于5kN/㎡)等等数据,提交承包商,由他们按合约时问建造完成,然后按合约规定,在4个左右区格(即柱网)内,进行堆载试验,一般加载时间为1~3d,到时候板无明显下垂、开裂等现象,即作为完成合约,交付使用。
以后,随着技术发展,有了计算方法,即现在还常用的“经验系数法”:美国规范规定,计算跨度lx按净跨ln计算,如两边支承柱中-中跨度为l0。
,假定ln=0.9l0,则按净跨计算的M 0,大约是按中-中跨度计算的80%。
上世纪50年代,我们在北京设计建造了一批冷藏库,都是无梁楼板建筑,有肉库、水果库、蛋库等。
当时都是按苏联规范和资料进行设计,有一本从俄文翻译过来的书名为《无梁楼盖》,里面介绍苏联曾建造了9个区格的无梁楼板足尺模型进行荷载试验。
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。
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。
浅析无梁楼盖设计摘要:无梁楼盖结构体系是具有构造简单、板底平整、整体性好、结构高度小、建筑空间大、施工方便等等优点。
但同时也具有受力复杂,抗震性能差等缺点。
本文主要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及一些构造要求。
关键词: 计算方法;无梁楼盖冲切、剪切1概述无梁楼盖即是在楼盖中不设置梁肋,将板直接支承在柱上,楼面荷载直接通过柱子传至基础。
无梁楼盖又分为板柱结构和板柱—剪力墙结构。
板柱结构由楼板、柱和柱帽组成;板柱—剪力墙结构由楼板、柱、柱帽和剪力墙组成。
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,常用于冷库、商场、仓库、书库等建筑。
较之传统的密肋梁结构体系它具有结构高度小、板底平整、构造简单、整体性好、建筑空间大、可有效地增加层高等优点。
并且,采用无梁楼盖体系的建筑物的地震效应也要明显小于层高较大的梁板结构体系的建筑物。
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。
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计算方法通常在进行无梁楼盖设计时,可以采用三种方法:弯矩系数法、等效框架法、精确计算法。
2.1弯矩系数法弯矩系数法是在弹性薄板理论的分析基础上,给出柱上板带和跨中板带在跨中截面、支座截面上的弯矩计算系数;计算时,先算出总弯矩,再乘以相应的弯矩计算系数即可得到截面的弯矩。
采用弯矩系数法时,必须符合下列条件:①每个方向至少有三个连续跨;②任一区格板的长跨与短跨之比值不大于 1.5;③同方向相邻跨度的差值不超过较长跨度的1/3;④可变荷载和永久荷载设计值之比q/g≤3。
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。
无梁楼盖的预制箱体
箱体一般上下板厚4cm或5cm,里面设置6mm或者4mm的钢丝网实际工程中,无梁楼盖底面可以封口(两个半箱,合盖)或者开口
(上层设置半箱)
此类预制箱箱体薄弱,容易损坏
只需要水平模板,不需要侧模
箱体一般1mX1m,矩阵式排布,中间12~15公分的密肋梁
适合于平面规整的建筑平面
不规整平面,还需要小箱,或者现浇
施工速度快
现场施工质量非常重要
施工后底面—--底面封口
施工后底面—--底面开口
优点
1、施工速度快
2、减少净高
3、可以实现大跨
4、土建综合成本低
缺点
1、耐久性未经过完全检验。
本类产品,在任何的开发商或者设计
中,都不是第一选择!!!在结构设计业内,除了厂家以及学术研究外,鲜有开发商主动去使用该产品。
2、一般均为厂家供货,然后按照指定产品设计。
建筑使用寿命50
年,在后期维护、修理,厂家是否能够提供持续的服务(该厂家是否能够存在?),存疑!!!
3、计算模型不清晰,这是结构设计人员最为担心的事情。
4、箱体厚度较小,在吊顶、使用或者施工不当造成损伤后,难以
修补。
5、空心腔体在卫生间或者厨房等位置,或者临近位置,渗水后难
以处理。
地下室结构无梁楼盖设计思考摘要:近年来,由于土地资源紧张,建筑行业发展过程中逐渐将注意力集中在高层建筑结构及地下室建筑结构中。
在这两种结构施工任务推进过程中,钢筋混凝土会产生双向受力的状态,若不做好适当的处理,很容易引发安全事故。
无梁楼盖能够对钢筋混凝土的双向受力形成直接的支持,是一种具有较高稳定性的结构柱,但由于梁横向产生了刚度,所以无梁楼盖通常只适用于不具有较高抗震设计防裂度的建筑,多用于地下室结构施工。
关键词:地下室施工;无梁楼盖设计;设计要点前言:在近些年的建筑设计工作中,无梁楼盖结构的应用频率相对较高。
但这一结构体系的应用范围比较局限,多用于地下建筑。
若在地上建筑使用无梁楼盖,会因为其本身不具有较高的抗震性能而引发安全风险。
但在地下结构设计工作中,由于其施工简便,能够产生较高的经济效益,并且大多数地下建筑不具有较高的抗震要求,所以无梁楼盖的应用优势得以充分发挥。
文章将主要以此为前提,分析地下室结构无梁楼盖设计的优点、方法以及相应要点。
1地下室结构无梁楼盖的优点首先,无梁楼盖的造价相对偏低。
在无梁楼盖施工过程中,所形成的梁板含钢量以及楼盖单价都相对偏低,而相对应的在后续施工中所形成的工程成本就相对较低,综合造价优势较为明显。
其次,无梁楼盖能够有效降低地下室的层高。
相比于普通的梁板来看,无梁楼盖的结构板厚比会相对较小,在施工过程中能够有效的避开柱帽,并且避免出现管线碰撞的问题,促使地下室的净空高度有效增加,进而降低地下室的层高[1]。
并且这一操作也能够间接的减少土方开挖的次数,有效维护地下水结构,从而控制工程成本,提高工程效益。
最后,无梁楼盖能够切实提高整体建筑的美观性。
无梁楼盖的顶板结构布局比较简单,不论是管道的排布还是施工操作都相对较为简易。
并且,具有良好的通风效果,能够大大提高整体建筑的美观性能,不会影响到建筑的功能使用。
2地下室结构无梁楼盖设计的方法2.1经验系数法简单来说,经验系数法指的是在弯矩分配系数的帮助下,对板的总弯矩进行计算,然后在总弯矩与弯矩分配系数相乘的状态下,得到地下室结构截面的弯矩值,通过这一方式提高无梁楼盖设计科学性的一种设计方法[2]。
无梁楼盖的优缺点发布时间:2021-05-20T07:55:46.728Z 来源:《房地产世界》2021年2期作者:刘国瑞秦龙[导读] 无梁楼盖体系是一种不设主次梁,将楼板支承在柱上,楼面荷载直接通过柱子传至基础的板柱结构体系。
无梁楼盖结构体系具有传力途径简洁直接、净空利用率高、造型美观、有利于通风、便于布置管线和施工的优点,用于地下车库、仓库、商场等时,其综合经济性比传统梁板结构有很大优势。
无梁楼盖体系传力途径简洁直接,所以在满足同样设计安全度的基础上,其抗垮塌冗余度没有普通梁板结构大,延性稍差。
这种条件下,破坏经常是突发性的,没有预警期。
刘国瑞秦龙中国建筑第二工程局有限公司北京 100000摘要:无梁楼盖体系是一种不设主次梁,将楼板支承在柱上,楼面荷载直接通过柱子传至基础的板柱结构体系。
无梁楼盖结构体系具有传力途径简洁直接、净空利用率高、造型美观、有利于通风、便于布置管线和施工的优点,用于地下车库、仓库、商场等时,其综合经济性比传统梁板结构有很大优势。
无梁楼盖体系传力途径简洁直接,所以在满足同样设计安全度的基础上,其抗垮塌冗余度没有普通梁板结构大,延性稍差。
这种条件下,破坏经常是突发性的,没有预警期。
关键词:无梁楼盖;优缺点;地下室某商住楼项目建筑面积:169223.08m2,地上建筑面积:138152.41m2,地下室建筑面积:31070.67m2,其地下室顶板采用的是现浇无梁楼盖。
整个地下室在使用中呈现简洁美观,便于消防管线和通风布置。
1 现浇无梁楼盖在高层地下室中的应用优缺点高层建筑对抗震等级以及稳定性要求较为严格,需要对地下室现浇无梁楼盖进行专项安全设计,现浇无梁楼盖的设计方案中,具有明显的应用优势,由于无梁楼盖顶板施工无需利用梁柱与钢筋混凝土板作为直接支撑,因此其结构更加简单、传力路径更加合理,由于地下室顶板设计为无梁楼盖,使地下室的净空率更高、造型相对美观,有利于地下室使用中的消防管线和通风布置。
浅谈钢筋混凝土无梁楼盖结构设计摘要:对现浇混凝土无梁楼盖体系的特点作了探讨,介绍了现浇混凝土无梁楼盖体系的设计特点,并提出现浇混凝土无梁楼盖设计中应注意的一些事项。
关键词:钢筋混凝土无梁楼盖结构设计1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。
2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。
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。
无梁楼盖的设计方法分为以下三种:(一)经验系数法经验系数法的大致思路:首先求得楼板在计算方向上的总弯矩,再将此总弯矩按照比例分配柱上板带和跨中板带的控制截面(支座和跨中)。
此方法含以下几个要点:1. 柱上板带和跨中板带的划分,此问题在后面另有讨论。
2. 总弯矩的计算。
这里的总弯矩是指以一品框架柱的负荷宽度为计算宽度,以考虑柱帽而修正的柱间距为跨度,按简支梁算得跨中总弯矩。
例举X 方向总弯矩公式见下:2)32()(81c lx ly q g Mox -+= ly: Y 方向柱距lx : X 方向柱距c : 柱帽在计算方向的有效宽度3. 分配系数将计算方向上所算得的总弯矩(例如Mox )分配给柱上板带和跨中板带各自的支座截面与跨中截面,仅需要将总弯矩乘以以下表格中的系数即可。
(选自《统一技术措施》,《全国统一技术措施》与《混凝土升板结构技术规》中与此类表格略有不同)∑ -0.530.4 -0.67 -0.67 0.33 ① ②③ ④ ⑤ 分析以上系数的求和值:-( ① + ③ )/2 + ② = 1.0- ④ + ⑤ = 1.0由此可以看出,板带跨中和支座截面弯矩的分配,遵照了梁支座及跨中弯矩间的一般规律,及两端支座负弯矩的平均值与跨中弯矩求和等于按简支梁计算的跨中弯矩。
由于无梁楼盖的塑性调整能力很强,为了减少柱上板带支座钢筋,在总弯矩不变的条件下,允许将柱上板带负弯矩的10%分配给跨中板带负弯矩。
4. 适用条件经验系数法适用条件,如下:a.每方向至少应有三个连续跨 b. 同方向相邻跨度的差值不超过较长跨度的30%c. 矩形柱网两方向柱距的比值不大于2d. 可变荷载和永久荷载的比值不大于3经验系数法简单易行,但只能用于楼盖体系在竖向荷载下的计算,由于没有考虑竖向构件与楼盖间的相互影响,不能分析整体结构,更无法考虑地震作用,加之适用条件较为苛刻,实际工作中的应用面较小。
(二) 等代框架法等代框架法的大致思路:以楼板厚度为梁高度,以一定的规则选定梁宽度(后详),以某种方法考虑柱帽对框架计算跨度及层高的影响,建立等代框架,进而进行竖向荷载及水平地震作用下的单品框架的计算,得到力结果后,将竖向荷载下等代框梁的力按照下表分配给柱上板带和跨中板带,跨中板带便可直接进行截面设计,而柱上板带和框柱尚需进行地震工况和竖向荷载工况的力组合,以及规对框架结构要求的力调整后才能进行截面设计。
正方形板格柱上板带和跨中板带弯矩分配比例矩形板格柱上板带和跨中板带弯矩分配比例可惨见《技术措施》P141表5.7.4-3为保证水平作用下板柱结点的延性和竖向荷载下板柱结点冲切破坏后的安全缀余度,《抗规》第6.6.7条要求:无柱帽平板宜在柱上板带中设置构造暗梁,暗梁宽度可取柱宽两侧各不大于1.5倍板厚。
暗梁支座上部钢筋面积应不小于柱上板带钢筋面积的50%,暗梁下部钢筋不宜少于上部钢筋的1/2。
《技术措施》中甚至没有提出“无柱帽平板“的限制,且建议暗梁纵向钢筋全部拉通设置。
这项措施也从侧面印证了无梁楼盖极强的塑性调整能力。
可以看出,以上描述的计算方法的计算对象是楼板和柱组成的等代框架体系,但由于平板无法有效的约束柱端的转动,体系抗侧能力太弱,体系中必须增设抗震墙,组成板柱-抗震墙结构才能有效的抵抗水平作用。
为了形成多道抗震防线,《抗规》第6.6.5条要求抗震墙应能承担全部的地震作用,板柱部分应能承担各层地震作用的20%。
等代框架计算模型的建立方法,目前各种资料在细节操作上还没有统一的标准,例如等代梁宽的选取,计算柱距及层高的简化1.等代框架梁宽的选取,在竖向荷载计算和水平作用计算时有所不同。
竖向荷载计算时大致可取垂直于计算跨度方向的两个相邻区格板中心线间的间距,《统一技术措施》中对长短边之比>2的中间区格板的情况还给出了更为详细的选取方法(p140页2.7.4-2)。
水平作用计算时,目前尚无公认的等代梁宽度的确切的计算方法。
《抗规》以外的多种资料推荐等代梁宽度bx取以下两式的小值:bx+=(5.0cly).0=bx75lx上式可见,除考虑了计算方向两相邻区格板中心线间的间距的因素外,还考虑了计算方向上柱距的因素。
《抗规》中的规定则相对简单,第6.6.6条规定:板柱结构在地震作用下按等代平面框架分析时,其等代梁的宽度宜取垂直于等代平面框架方向柱距的50%。
即:.0=bx50lx2.等代框架计算跨度的确定:《统一技术措施》中,同梁计算宽度的选取一样,计算跨度的确定也没有考虑有柱帽的情况,直接取用计算方向上柱距。
在有柱帽时,这样计算似乎不合适。
《全国统一技术措施》中建议按照《混凝土升板技术规》规定方法,即:跨度直接取用计算方向上柱距,但引入结点刚域的概念,将刚域长度与柱帽斜面倾角、楼板厚度、等代梁宽度等联系(见《升规》P34页第6.2.6.二、p78页附录十)。
这种方法比较合理,但操作复杂。
查阅早期书籍《钢筋混凝土建筑结构与特种结构手册》,之中对计算跨度的确定方法为计算方向上柱距减去2/3柱帽有效宽度,即:c lx lx 32'-= lx 为计算跨度。
这种方法构建的等代框架,抗侧刚度理论上偏小,但易于操作,但对于可以忽略侧移的竖向荷载下的计算还是比较适的。
3. 等代框架计算层高的确定: 《统一技术措施》中,计算层高的确定没有考虑有柱帽的情况。
《全国统一技术措施》中建议按照《混凝土升板技术规》规定方法,即:计算层高直接取用楼板中心距离,也引入结点刚域的概念,将刚域长度与柱帽斜面倾角、柱截面高度、柱帽高度等联系(见《升规》P34页第6.2.7.二、p78页附录十)。
这种方法比较合理,但操作复杂。
查阅早期书籍《钢筋混凝土建筑结构与特种结构手册》,之中对计算高度的确定方法为层高减去柱帽高度。
这种方法简单易行。
4. 适用条件限制 等代框架法超越了经验系数法的四个适用条件限制,并且考虑了柱和楼盖间的相互影响,平面可以以整体结构的方式计算水平地震作用,较经验系数法而言,适用面宽松许多。
但是,等代框架法毕竟是建立在经验之上的简化计算方法,也存在一些不足之处。
第一,在计算模型的建立过程上较为繁琐,尤其若使用《升规》中建立结点刚域的方法,每确定一个刚域尺寸,都需要查表,因此适用于比较规则的、可以选出有限榀有代表性等代框架的的结构;第二,板的截面设计不宜操作,尤其对于有托板的楼盖。
按照等代框架法的计算方法,截面的配筋计算是在弯矩分配给跨中及柱上板带之后进行,而多数计算软件是力与配筋一体式计算的,这就意味着要把力和配筋分为两步计算,降低了工作效率。
如为无托板的楼盖,改用配筋分配,即参考板带间弯矩分配系数来分配板带间的配筋,便能弥补这一点上的不足,虽然理论上略偏于保守。
对于有托板的楼板,由于柱上板带支座位置控制截面多为托板位置,截面高度为托板厚度加楼板厚度,而柱上板带却单为楼板厚度,两者厚度不一致,无法统一进行截面钢筋的计算,故配筋分配的方法不能使用。
(目前在我公司的设计中,无梁楼盖多用于地下车库结构,为满足上部管线的埋深要求,一般至少需有1.5m 覆土,而车库柱网又多见8m 的柱距,这种情况下处于经济合理的考虑,一般多用带托板的楼盖。
)第三,对于地上的抗震板柱剪力墙结构,由于竖向荷载与水平作用下,所选取的等代梁计算宽度不一致,无法用一般的平面框架软件完成力计算和截面设计的一体化操作,需要人工介入力组合,工作量大,不适用于当前的实际工程环境。
第四,对于带有人防功能的无梁楼盖不好操作,常用的PK 平面框架计算程序,没有涉及人防计算功能,由于无法取消PK 的不利活荷载布置计算,即使使用活荷载代替人防等效静力荷载和改变相关计算参数的方法也无确计算结构的人防工况。
总之,在我公司目前的实际工程环境下,等代框架法只使用于计算没有人防功能的、因柱网较小或上部荷载很小而不设置托板的、很规则的地下车库结构。
使用等代框架法(或是经验系数法)计算板柱结构时可能还存在一个疑问,即在x 或y 方向计算都都使用了全部荷载,是否重复了。
产生这个疑问的根源是错误地把双向板中两个方向分配荷载的概念带到板柱结构中了。
双向板中,板四周支座边梁没有竖向位移,荷载向支撑边传递,于是就有荷载分配的概念。
而无梁楼盖只有柱支点位置没有竖向位移,跨中板带有竖向位移,是跨中板带的弹性支点,因此荷载直接向四个支点传递,不存在荷载分配问题。
所以无梁楼盖的计算,两个方向都要考虑全部荷载。
(三) 有限元法 同以上的两种计算方法不同,有限元法计算无梁楼盖没有柱上和跨中板带的划分,在一定程度上是一种精确计算楼盖平面各点力和配筋的方法。
现仅以教材上介绍的杆件矩阵位移法下,已知荷载求解力为例,大致描述有限元法的基本思路:第一步:将整体结构离散为单个的构件,逐立各各构件边界结点的本构方程,即确立各各构件的单元刚度矩阵e k 。
第二步:将各各构件的单元刚度矩阵ek 转换进整体坐标系下,按照结点编码集成为结构的整体刚度矩阵K 。
第三步:将各构件的边界结点固固定,求出各构件在其上荷载作用下的等效边界单元固端约束力向量p eF 。
第四步:将各各构件的固端约束力向量p eF 转换进整体坐标系下,按照结点编码集成为结构的结点约束力向量p F 。
第五步:利用基本方程0=+∆p F K 求解结构结点位移向量∆。
第六步:将结点位移向量∆按节点码分给各各构件的结点,并转换回各构件的局部坐标下,形成各杆件的单元结点位移向量e ∆。
第七步:将构件单元刚度矩阵e k 与结点位移向量e∆相乘,并与将各构件的边界结点固定并作用实际荷载所求得的单元力叠加,即为各构件的实际力。
至此已知结构荷载求解力完成。
可见有限元的基本求解思路为:整体拆分为单元确定结点刚度特性,单元集合为整体求解结构位移,整体再拆分为单元求解单元力。
由于有限元法比较复杂,没有能力系统论述,只能就近期地下车库设计中,运用的PKPM 系列SLABCAD 程序有限元法计算无梁楼盖中遇到的具体问题个别说明。
1. 网格划分。
PM 模块建模中,需要用截面100x100的虚梁划分楼板。
在SLABCAD 中,只使用虚梁自动判断楼板边界信息,并辅助楼板单元的划分,真正的有限元网格划分是程序自动完成的,控制尺寸由SLABCAD 中参数输入选项控制,如图1.0所示。
从理论上看,有限元网格划分越细小,分析精度越高,但过高的精度对钢筋混凝土这种材料,尤其是塑性调整能力很强的无梁楼盖意义不大,甚至偏离真实的塑性受力状态更远,并且降低了计算速度。
SLABCAD 建议:单元最大边长的适宜取值因工程规模而异,规模较大的可取大些,反之可取小些,对于一般工程而言,可在600mm~1500mm 之间取值,程序隐含取值1000mm 。
当设置柱帽时,网格的划分须保证柱帽存在结点,对于柱帽所在的单元,程序按等效托板厚度考虑柱帽刚度,即等效托板厚度=柱上托板厚度+0.7 x 梯形柱帽高度。