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赤鱼追波

建筑日记

 
 
 

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无梁楼板  

2013-04-18 00:43:20|  分类: 建筑 |  标签: |举报 |字号 订阅

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无梁楼板

无梁楼板:直接支承在柱上的平面型楼板。应用学科: 水利科技(一级学科);工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科);工程结构(水利)(二级学科)

特点

无梁楼板(Flat slab floor ):楼板层不设梁,直接将板支承于柱上,多用于楼面荷载较大的展览馆、商店、仓库等建筑。

柱顶构造分为有柱帽和无柱帽两种。当楼面荷载较小时,采用无柱帽的形式;当楼面荷载较大时,为提高板的承载能力、刚度和抗冲切能力,可以在柱顶设置柱帽和托板来减小板跨、增加柱对板的支托面积。无梁楼板的柱间距宜为6m,成方形布置。由于板的跨度较大,故板厚不宜小于150mm,一般为160200mm。无梁楼板的板底平整,室内净空高度大,采光、通风条件好,便于采用工业化的施工方式,适用于楼面荷载较大的公共建筑(如商店、仓库、展览馆等)和多层工业厂房。

是一种双向受力的板柱结构。为了提高柱顶处平板的受冲切承载力,往往在柱顶设置柱帽。无梁楼板采用的柱网通常为正方形或接近正方形,这样较为经济。通常采用的柱网尺寸为6m左右。

无梁楼板可以获得较大的内部空间,适用于楼堂,大厅等需要大空间的地方。现实生活中有抗震要求的建筑都不采用无梁楼板。因为对抗震不利。

无梁楼板 - wuhelo100 - 赤鱼追波

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。特别是这种“无梁楼盖”使楼层空间布置摆脱梁的制约,变得可以像点菜一样随心所欲。

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。

地下室无梁楼盖柱体结构

由于负载较大,柱顶须设置柱帽,常见的有台锥形柱帽,折线型柱帽(外延尺寸等于中心台锥形柱帽尺寸的0.35)和带托板柱帽。托板厚度为顶板的1/2

无梁楼盖结构在地下车库工程应用分析

1、前言

无梁楼盖结构又称为板柱结构,其优点是结构体系简单,可以有效增加楼层净高,从而减少土方开挖量,并且施工时钢筋绑扎方便,节约模板等。但是无梁楼盖体系需要较厚的楼板来抵抗竖向构件冲切,混凝土及局部钢筋用量较大。目前,无梁楼盖常用于地下车库、仓库、商店、图书馆、冷库等对楼层净高要求较高的建筑类型。

一般框架结构可以认为框架柱、框架梁间可以直接传递弯矩、剪力和轴力。而无梁楼盖则假定是由柱上板带和柱形成等代框架,受力状态较为复杂。

2、计算方法及其要点

2.1经验系数法

运用经验系数法进行无梁楼盖分析时,首先按照下式进行总弯矩计算:

无梁楼板 - wuhelo100 - 赤鱼追波
 

然后按照《钢筋混凝土升板结构技术规范》(GBJ130-90)表3.3.4进行弯矩分配,并进行配筋计算。此方法较简单,适于手算,但仅适用于竖向荷载作用下的近似计算。

2.2等代框架法

对于无梁楼盖结构体系的等代框架计算,可通过程序PKPM现。通常有2种计算方法:(1)首先根据柱矩计算出等代框架梁的截面尺寸,即:取1/2柱距为等代框架梁截面宽;取楼板厚作为梁截面高。通过PMCAD建模厚,接力SATWE或者TAT进行内力、配筋计算。(2)利用SATWE中的弹性板6”的定义直接进行有限元分析。即在PMCAD中建立板柱模型后,在等代框架梁的位置上输入100X100的虚梁。布置虚梁的目的有二:其一是SATWE软件在接力PMCAD的过程中可以自动读取楼板的边界信息;其二是为了辅助弹性楼板单元的划分。虚梁不参与结构的整体分析的。此外还需注意计算方法应选择总刚分析方法

最后利用SlabCad模块进行楼盖的设计计算。

3、工程实例分析
临汾某公司开发的地下车库,柱网为7800X7800,顶部上做1000mm厚覆土,若采用普通框架结构,则难以满足净空要求,故采用无梁楼盖结构体系,板厚取为400mm,柱帽尺寸为2400X2400

使用阶段楼盖内力计算可用经验系数法计算。

无梁楼板 - wuhelo100 - 赤鱼追波

按内跨分别计算柱上和跨中板带的支座截面负弯矩和跨中正弯矩(x,y方向弯矩相等,单位 ):计算结果见表1.

1 板带弯矩计算

 

跨中正弯矩

支座负弯矩

柱上板带

302

839

跨中板带

251

285

根据板带尺寸把弯矩换算为每单位长度板宽的弯矩并进行配筋(HRB 335)计算,计算结果见表2

2 配筋计算

板带

跨中弯矩M

结果AS

实配

支座弯矩M’

结果AS

实配

柱上

77.5

745

Φ14@200

215.0

2066

Φ20@150

跨中

64.3

617

Φ14@200

73.0

703

Φ14@200

    取以一个框架柱为中心的单元格进行含钢量统计,可得表3.

3 用钢量及混凝土用量

板带

正筋用量kg

负筋用量kg

柱帽钢筋用量kg

混凝土用量

 

柱上

368

769

110

0.404 m3/m2

跨中

368

226

合计

1841/(7.8*7.8)=31 kg/m2

建立同样的梁板结构体系(柱网尺寸详图,双向跨数取15个)地下车库模型通过PKPM分析,并利用TSSD2008TSPT2008模块进行绘图并统计工程量,可得每平方米用钢量约为53kg(HRB335,其中梁部分约35kg,楼板部分约18kg),混凝土工程用量约为0.30m3。在本工程实例条件下,无梁楼盖每平方造价(仅包括钢筋和砼的用量)约为255元;梁板式结构每平方造价约为298元。由此可见:无梁楼盖体系相对于梁板式结构经济性较好。

另外,当无梁楼盖在增加净高而减小建筑层高的同时,使得地下车库外围挡土墙的计算高度H0减小,则其结构厚度和配筋都可能随之减小,从而间接提高了工程的经济性。

采用SLABCAD有限元和等代框架模型进行分析所得弯矩值与经验系数法所得较为接近,相对误差在6%以内。

4、构造措施

4.1 无梁楼盖的板厚由抗弯、抗冲切控制,荷载较小时可以按照1/35(有柱帽)1/30(无柱帽)确定板厚,注意柱帽抗冲切的验算。

4.2 无梁楼盖周边应设置构造边梁,截面高度不小于板厚的2.5倍,并设置抗扭纵筋。

4.3 无梁楼盖的柱帽尺寸可根据验算情况确定,选择下反柱帽,可将柱帽尺寸扩展至跨中板带,则柱上板带即接近于变厚度梁,钢筋用量可相对减少。

5、结论与展望

5.1在本工程实例的柱网布置和荷载工况下,无梁楼盖结构体系的经济性相比梁板式结构较好。另外,无梁楼盖结构的经济性与建筑的跨度、荷载等情况有关,同时和施工组织也有很大关系,本文尚未涉及等诸多因素对经济性的分析,有待进一步研究。

5.2 无梁楼盖结构体系最大的优势在于能够减小结构高度,增加使用净高,便于设备专业管道敷设,减小土方开挖工程量,减少基坑支护工程量和排水费用。

5.3 无梁楼盖结构体系的施工较为方便,支模相对简单,节省模版,施工工期较短等特点,同样可提高工程的经济性。

5.4 《地下工程防水技术规范》(GB 50108-2001)4.1.6条要求防水混凝土结构厚度不应小于250mm,若在梁板结构中执行此项规定,则梁板结构体系相对于无梁楼盖,即不具备了减少板厚和自重的优势,这样更凸显了无梁楼盖的经济性。

无梁楼盖结构形式的不足之处在于其混凝土用量较大;当柱网尺寸较大时,无梁楼板的挠度、裂缝较大,此时控制钢筋用量的因素即由承载力控制转变为使用阶段控制,从而导致用钢量较大。

参考文献

[1]朱聘儒.双向板无梁楼盖[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

[2]王文栋.混凝土结构构造手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[3]朱炳寅.无梁楼盖结构计算方法的分析与思考[J].建筑结构,1999.

[4]李宗强.运用PKPM软件进行无梁楼盖结构的设计[J].甘肃科技,2004.

[5]钢筋混凝土升板结构技术规范(GBJ130-90.[S].北京:中国建筑工业出版社,1991.

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