無(wú)梁樓蓋應該怎么設計呢

無(wú)梁樓蓋應該怎么設計呢？

1、概述

無(wú)梁樓蓋是由樓板、柱和柱帽組成的板柱結構體系，樓面荷載直接由板傳給柱進(jìn)而傳給柱下基礎。在我國，無(wú)梁樓蓋結構體系是近年來(lái)發(fā)展較為迅速的一項建筑結構新技術(shù)，常用于冷庫、商場(chǎng)、倉庫、書(shū)庫等建筑。較之傳統的密肋梁結構體系它具有結構高度小、板底平整、構造簡(jiǎn)單、整體性好、建筑空間大、可有效地增加層高等優(yōu)點(diǎn)。在施工方面，采用無(wú)梁樓蓋結構體系的建筑物具有施工支模簡(jiǎn)單、樓面鋼筋綁扎方便，設備安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，從而大大提高了施工速度。

但無(wú)梁樓蓋結構體系也有其自身的缺點(diǎn):由于取消了肋梁，使無(wú)梁樓蓋結構體系的抗彎剛度減小、撓度增大，柱子周邊的剪應力高度集中，可能會(huì )引起局部板的沖切破壞；側向剛度比較差，層數較少時(shí)可以依靠框架柱等豎向構件來(lái)抵抗水平荷載，當層數較多或要求抗震時(shí)，一般需要設剪力墻、筒體等來(lái)增加側向剛度。頻頻的出事，工程師們是需要抵制這種體系形式嗎？ 不，我們應該了解其真實(shí)本質(zhì)。

2、適用范圍

作為一種特殊的結構形式，無(wú)量樓蓋自然也有它的適用范圍。無(wú)梁樓蓋結構，柱網(wǎng)尺寸宜接近方形，兩個(gè)方向的跨度比不宜大于1.5，否則經(jīng)濟性較差；平板時(shí)跨度不宜大于7m，有柱帽時(shí)不宜大于9m；不宜采用不規則程度較大（非矩形）的柱網(wǎng)； 板厚不應小于150mm，荷載較大時(shí)板厚適當加厚。

另外，下列情況盡量不用無(wú)梁樓蓋，而用肋梁樓蓋：

a）不規則柱網(wǎng)；

b）樓梯間、設備用房、汽車(chē)坡道；

c）長(cháng)短跨比值大于1.5；

d）板上開(kāi)大洞。

相關(guān)規范和條文

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部分規范中的重要條文

規范中對于無(wú)梁樓蓋的規定很多，下面列出其中幾處，供大家參考：

《高規》5.3.3對平板無(wú)梁樓蓋，在計算中應考慮板的面外剛度影響，其面外剛度可按有限元方法計算或近似將柱上板帶等效為框架梁計算。

《高規》8.1.9無(wú)梁板可根據承載力和變形要求采用無(wú)柱帽（柱托）板或有柱帽（柱托）板形式。柱托板的長(cháng)度和厚度應按計算確定，且每方向長(cháng)度不宜小于板跨度的1／6，其厚度不宜小于板厚度的1／4。7度時(shí)宜采用有柱托板，8度時(shí)應采用有柱托板，此時(shí)托板每方向長(cháng)度尚不宜小于同方向柱截面寬度和4倍板厚之和，托板總厚度尚不應小于柱縱向鋼筋直徑的16倍。當無(wú)柱托板且無(wú)梁板受沖切承載力不足時(shí)，可采用型鋼剪力架（鍵），此時(shí)板的厚度并不應小于200mm。

《抗規》14.3.2地下建筑的頂板、底板和樓板，當采用板柱-抗震墻結構時(shí)，無(wú)柱帽的平板應在柱上板帶中設構造暗梁，其構造要求與同類(lèi)地面結構的相應構件相同。

《抗規》6.1.14 地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時(shí)，在地上結構相關(guān)范圍內（不大于20m，地下一層側向剛度大于地上一層的2倍）應采用現澆梁板結構。相關(guān)范圍以外宜采用梁板結構（可以采用無(wú)梁樓蓋）。

2  構造要求

1）混凝土強度等級不宜低于C30；

2）板厚不應小于150mm；

3）暗梁構造

a.抗震設計時(shí)無(wú)柱帽，應在柱上板帶設置暗梁，抗震設計時(shí)有帽時(shí)以及非抗震設計時(shí)無(wú)柱帽，宜在柱上板帶設暗梁。

b.暗梁支座上部縱向鋼筋面積不小于柱上板帶上部鋼筋總截面面積的  50%，下部鋼筋不宜小于上部鋼筋的50%，縱向鋼筋應全跨拉通；直徑宜大于暗梁以外板鋼筋直徑，但不大于柱截面相應邊長(cháng)的1/20，間距不宜大于300mm。

c.暗梁箍筋的布置，構造配箍時(shí)，直徑不應小于8mm，間距不宜大于3h0/4，肢距不宜大于2h0；計算配箍時(shí)，直徑不應小于10mm，間距不宜大于h0/2，肢距不宜大于1.5h0。

設計建議

1  無(wú)梁樓蓋常見(jiàn)的設計方法

經(jīng)驗系數法：只能計算豎向荷載作用情況，是等代框架法在較規則情況下的特例，見(jiàn)《技術(shù)措施》9.2.3~9.2.6

等代框架法：可以計算水平、豎向荷載作用情況，各種教科書(shū)。

有限元分析法：軟一般會(huì )采用Sap2000、YJK,STRAT,PKPM,SLABCAD,Ansys,ABAQUS等。

注：《高規》5.3.3 對平板無(wú)梁樓蓋，在計算中應考慮板的平面外剛度影響，其面外剛度可按有限元方法計算或近似將柱上板帶等效為框架梁計算。

經(jīng)驗系數法是以無(wú)梁樓蓋受理影響因素試驗結果為基礎，是以符合一定條件的板系理論分析為依據，考慮施工的可行性和已建成的先例，對計算方法提出的簡(jiǎn)化。

當符合以下全部條件時(shí)，選擇經(jīng)驗系數法才有一定的準確性：

1、 每個(gè)方向至少有三個(gè)連續跨。

2、 任意區格的邊長(cháng)與短邊之比不大于1.5。

3、 同一方向上的相鄰跨度的中至中跨長(cháng)之變化不超過(guò)較長(cháng)跨的1/3.

4、 所有合再均為豎向均布荷載，活荷載與恒荷載之比小于3.

等代框架近似分析方法是將桿件剛域的長(cháng)度剪除，以梁的凈跨度和柱墻的凈高度裝配成新的等揭秘那等代框架，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)減小梁柱計算長(cháng)度，來(lái)考慮梁柱節點(diǎn)剛域對梁柱桿件線(xiàn)剛度增大的影響，在豎向合再作用下求解新裝配的等代框架內力，等代框架梁內跨的制作彎矩和跨中彎矩，其值十分接近于實(shí)際值，這是因為邊支座的嵌固條件更接近結構的實(shí)際工作狀況。等代框架近似分析法在求解豎向荷載下帶剛域變截面等代框架內力時(shí)，顯得簡(jiǎn)單而實(shí)用。

2 算法優(yōu)劣性和選擇

運用經(jīng)驗系數法有諸多的限制條件，如上文所示，而用等代梁格計算板式樓蓋，涉及到梁扭轉剛度的折減問(wèn)題。在雙向梁格結構中，一個(gè)方向梁的扭轉剛度正好是另外方向的彎曲剛度。由于梁的寬度等于梁格間距，一個(gè)方向梁的彎曲剛度已經(jīng)是板該方向的全部彎曲剛度。如在加上另外方向梁的扭轉剛度，梁格的剛度將大于板的實(shí)際剛度。因此需要對梁的扭轉剛度進(jìn)行折減。但是，由于板是雙向受力結構，而雙向梁格的兩方向的關(guān)聯(lián)性小于板的關(guān)聯(lián)性，如果將雙向梁格的扭轉剛度折減為0，又將使梁格的剛度小于板的實(shí)際剛度。因此需要針對不同的結構類(lèi)型、邊界條件及梁格劃分疏密程度采用合適的扭轉剛度折減系數才能較好的模擬無(wú)梁樓蓋計算分析。

3  常見(jiàn)問(wèn)題

板面荷載的分配（傳遞）方式

工作中大家一般認為板面荷載的傳遞方式有四種方式：

1.懸挑板方式——只向一邊傳遞

2.單向板方式——沿短向傳遞（兩邊傳遞）

3.雙向板方式——塑性鉸線(xiàn)傳遞

4.彈性梁、板協(xié)同方式——有限元方式

其實(shí)這也正是目前我們所常用結構分析軟件能夠提供給大家的四種板面荷載的傳遞方式。正是由于以上的觀(guān)念，在大家頭腦中根深蒂固，在建立結構分析模型時(shí)，往往習慣于在柱間布置完梁（含等代梁、虛梁、暗梁）后，由程序來(lái)進(jìn)行整體分析，殊不知，由于無(wú)梁樓板的傳遞方式有其特殊性，往往導致采用軟件的結果存在安全隱患。

1  正確的觀(guān)念是怎么樣的呢

林同炎教授早在1981年其所著(zhù)書(shū)《結構概念與體系》（典型教材或資料，第一本）中已做過(guò)明確推導說(shuō)明，現將結論摘錄如下：無(wú)梁板必須首先在一個(gè)方向（單向板）傳遞全部荷載，然后在另一個(gè)方向再完全一樣地傳遞一次全部荷載。盡管有些設計人員往往不能認識到這一點(diǎn)，但這是明確的。林大師的這個(gè)結論，在《建筑結構專(zhuān)業(yè)技術(shù)措施》 （典型教材或資料，第二本）中已有細致、準確的運用，這也是我能找到的唯一一本！

可以想象，荷載傳遞分配有問(wèn)題的軟件分析結果，能不能拿來(lái)就用？

前三種方式通常稱(chēng)作——平面導荷方式，就是傳統的處理方式，即作用在各房間樓板上恒活面荷載被導算到了房間周邊的梁或者墻上，在上部結構的考慮彈性板的計算中，彈性板上已經(jīng)沒(méi)有作用豎向荷載，起作用的僅是彈性板的面內剛度和面外剛度，這樣的工作方式不符合樓板實(shí)際的工作狀況，因此也得不出彈性樓板本身的配筋計算結果。

有限元方式是在上部結構計算時(shí)，恒活面荷載直接作用在彈性樓板上，不被導算到周邊的梁墻上，板上的荷載是通過(guò)板的有限元計算才能導算到周邊桿件。這樣的工作方式與平面導荷方式相比有兩個(gè)主要變化：

一是經(jīng)有限元計算板上荷載不僅傳到周邊梁墻，也同時(shí)傳給柱，換句話(huà)說(shuō)柱的受力增加，梁承受的荷載將減少。特別是平面導荷方式傳給周邊梁墻的荷載只有豎向荷載，沒(méi)有彎矩，而有限元計算方式傳給梁墻的不僅有豎向荷載，還有墻的面外彎矩和梁的扭矩，對于邊梁或邊墻這種彎矩和扭矩常是不應忽略的；

二是彈性板既參與了恒活豎向荷載計算，又參與了風(fēng)、地震等水平荷載的計算，計算結果可以直接得出彈性板本身的配筋。

有限元方式可以佐證上述林同炎大師的結論！

4  設計方法建議

等代梁的概念來(lái)源于鋼筋《混凝土升板結構技術(shù)規范》，是為了模擬無(wú)梁板剛度以及便于荷載在柱上板帶與跨中板帶而提出的用于結構分析時(shí)的概念，要想利用結構分析軟件的結果，那么在建模中要注意的一些準備工作，在《建筑結構專(zhuān)業(yè)技術(shù)措施》 （典型教材或資料，第二本）中已有細致、明確的提醒?？春罂梢缘贸鼋Y論，要想直接利用軟件（以SATWE為例）的結果，要做大量而細致的手工補充計算，稍不留神，就會(huì )犯錯 ！而且效率大大降低！

如果只需要設計無(wú)梁樓板，且不考慮水平荷載作用時(shí)，還可以采用虛梁建模。用虛梁建模的注意事項，各個(gè)分析軟件都有相關(guān)說(shuō)明。如在YJK中，無(wú)梁樓蓋設計在YJK現有的建模、上部計算、樓板施工圖三個(gè)模塊中就可完成，而且無(wú)梁樓蓋的設計可以和其它結構整體建模和分析協(xié)同工作，是融入其它結構設計之中的。大致流程是：

1.在建模中布置無(wú)梁樓蓋的虛梁（或暗梁）和柱帽；

2.在上部結構計算中采用彈性板3或彈性板6模型，彈性板荷載計算方式應選擇有限元方式；計算結果中補充了柱的沖切計算；

3.在樓板設計中采用樓板有限元計算，并按照柱上板帶、跨中板帶給出計算結果和樓板施工圖設計。

采用虛梁建模時(shí)，房間（大板）內需增加布置虛梁，以便得到準確受力！

為了保證彈性板與梁變形協(xié)調，應勾選參數“梁與彈性板變形協(xié)調”，這樣梁的中間節點(diǎn)和板的中間節點(diǎn)是聯(lián)系在一起工作的。但是，如果不勾選這個(gè)參數，板只在梁端節點(diǎn)和梁連接，不能發(fā)揮出板和梁共同工作的能力。

6  板單元選擇

樓板作為一種空間薄殼結構，可以用殼單元來(lái)模擬其剛度。

樓板剛度（殼單元）由面內剛度和面外剛度兩部分組成：

面內剛度——膜剪切單元。

面外剛度——板彎曲單元。

樓板分析可以有以下幾種分析模型：

剛性樓板：平面內剛度無(wú)限大；平面外剛度為0。

彈性板6：平面內、平面外都按實(shí)際剛度計算 。

彈性板3：平面內剛度無(wú)限大；平面外按實(shí)際剛度計算 。

彈性膜：平面內按實(shí)際剛度計算；平面外剛度為0 。

各種樓板特性的應用條件:

剛性樓板

“剛性樓板”的適用范圍：絕大多數結構只要樓板沒(méi)有特別的削弱、不連續，均可采用這個(gè)假定。

相關(guān)注意：由于“剛性樓板假定”沒(méi)有考慮板面外的剛度，所以可以通過(guò)“梁剛度放大系數”來(lái)提高梁面外彎曲剛度，以彌補面外剛度的不足。同樣原因，也可通過(guò)“梁扭矩折減系數”來(lái)適當折減梁的設計扭矩。

彈性板6

“彈性板6 ”的適用范圍：所有的工程均可采用。

相關(guān)注意：由于已經(jīng)考慮樓板的面內、面外剛度，則梁剛度不宜放大、梁扭矩不宜折減。板的面外剛度將承擔一部分梁柱的面外彎矩，而使梁柱配筋減少。此時(shí)結構分析時(shí)間大大增加。

彈性板3

“彈性板3 ”的適用范圍：需要保證樓板平面內剛度非常大，如厚板轉換層中的厚板，板厚達到1m以上。而面外剛度則需要按實(shí)際考