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谈无梁楼板设计要求与工程应用

2019/09/02 阅读:

摘要:介绍无梁楼板的设计思路,就无梁楼板在实际工程应用中产生的问题进行分析,并与传统梁板结构进行简单优劣对比。

关键词:实心无梁楼板;空心无梁楼板;经验系数法;等代框架法;无梁楼板的构造;无梁楼板优势;经济对比;设计问题

引言

无梁楼板作为一种成熟的楼板做法在工程中大量应用也有十几年了,其自身所具有的优点是其他楼板结构不能比拟的。但在最近几年,无梁楼板的工程事故频频发生,造成了不小的人员伤亡和经济损失。使人们对无梁楼板的可靠度产生的疑虑,这里面的原因有很多,有设计原因,也有施工原因。但其所带来的好处却不能够忽略,作为一个结构工程师,我们要按照国家规范来设计安全可靠的无梁楼板,避免此类事故发生。

1无梁楼板的分类

无梁楼板在地下车库设计中应用比较广泛,分为实心无梁楼板,空心无梁楼板。这两种无梁楼板形式计算方式是一致的,大部分都是柱帽托板形式,实心无梁楼板重量较大,相同条件下空心无梁楼板较空心无梁楼板荷载大,经过实际工程对比,楼板自重实心无梁楼板比空心无梁楼板重20%左右,增加的重量对框架柱影响不大,对基础也影响有限。但实心无梁楼板施工简单,施工质量容易得到保证。空心无梁楼板由于是带肋楼板,中空部位为箱体,肋间钢筋量也很大,箱体下部混凝土也不容易浇筑密实,由此可见,空心无梁楼板造价会比实心无梁楼板高。所以,空心无梁楼板在实际工程中应用较多。

2无梁楼板的设计

无梁楼盖的设计方法分为以下两种:

2.1经验系数法

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)。此方法含有几个设计要点:(1)划分柱上板带与跨中板带,柱上板带范围为框架柱向外扩相邻柱距1/4,其余范围为跨中板带。(2)总弯矩的计算:3)分配系数。总弯矩计算出来后,分别乘以表1中的系数即可得出所在位置的弯矩。(4)适用条件。①活荷载为均布荷载,且不大于恒载的3倍。②每个方向至少有3个连续跨。③任一区格内的长边与短边之比不应大于1.5。④同一方向上的最大跨度与最小跨度之比不应大与1.2。⑤不规则柱网,柱的偏离值不应大于跨度的10%。经验系数法只能用于楼盖体系在竖向荷载下的计算,由于没有考虑板柱相互协调作用,无法整体分析,更无法考虑地震作用,实际工作中的应用面较小,在实际设计中也很少采用。

2.2等代框架法

由于经验系数法的局限,在垂直荷载作用下,无梁楼板也可采用等代框架法计算内力,实际工程中可以用软件计算。(1)等代框架的计算宽度,可取垂直计算跨度方向的两个相邻版面中心线的间距。(2)等代框架法的要求。①有柱帽的等代框架梁、柱的线刚度,可根据国家标准《钢筋混凝土升板结构技术规程》相关规定确定。②计算中纵向和横向每个方向的等代框架均应承担全部作用荷载。③计算中宜考虑荷载的不利组合。④按等代框架计算垂直荷载作用下板的弯矩,当无梁楼板长边与短边之比不大于2时,可按下表规定分配给柱上板带和跨中板带,有柱帽时,支座负弯矩应取刚域边缘的值,边支座弯矩与边跨中弯矩不变,分配到其他板带上的弯矩均可乘以0.8的系数。

2.3两种计算方法的总结

经验系数法是先计算两个方向的截面总弯矩,然后将截面总弯矩按照分配系数分配给统一方向的柱上板带和跨中板带。等代框架法是将整个楼板体系沿纵横方向分别划分由框架梁和框架柱组成的框架,其框架梁的宽度取板跨中心线间的距离,框架梁高度为板厚,框架柱按实际选取。两种方法特点,经验系数法受力明确,物理概念清晰,但其适用条件比较有限,而且对于预应力板柱结构而言,他无法计算预应力的效应。等代框架法计算模型简单,计算量小,但等代框架法的计算模型把柱与板的局部变形协调变成了柱与板完全范围的变形协调,高估了柱子对板的约束层度,在实际设计中,柱帽范围内实际配筋应适当加强。

3无梁楼板的构造

很多无梁楼板工程事故经过研究分析得出结论,设计基本满足要求,主要问题出在施工方面。以下几点是施工过程中常见的问题:(1)由于支座负筋主要集中在柱帽范围内,而且钢筋直径较大,所以锚固长度很长,但施工单位一般都是统一下钢筋,在一些柱网较大的区域往往锚固长度不够,刚才长度包不住弯矩范围,往往会造成安全隐患,严重的会发生开裂事件。(2)楼板钢筋与外墙进行锚固连接时,楼板钢筋应放置在墙钢筋上部,如放到下面,当顶板荷载过大时,楼板与外墙会增大发生剪切破坏的可能,而且是连锁倒塌。(3)无梁楼板整体刚度较有梁楼板弱很多,模板必须在混凝土强度达到100%才可拆除,尤其后浇带周围的楼板,曾经有过这样的事故,混凝土强度没有设计要求,为了赶工期,施工单位提前拆模,在没有覆土的情况下,无梁楼板跨中板带已整体下弯,挠度及裂缝均已超过规范要求,最后也很难加固处理。

4无梁楼板优势

(1)车库柱网在6~9m,荷载在1.5~2m之间,无梁板厚度一般可以做到350~450mm之间,而有梁板框架梁高度都会在800mm高以上,所以,无梁楼板体系会使建筑层高加高,地库品质提高。(2)相对梁板结构,无梁楼板模板更少,能够加快施工进度。(3)管道铺设方便,设备管线不会为满足车库净高要求去打弯、穿梁。(4)采用无梁楼板结构的地下车库,天花板平整美观,进入地库会使人心情放松。5无梁楼板与梁板结构的经济对比(此处仅以实心无梁楼板对比)(1)相比于井字梁板结构与十字梁板结构,无梁楼板钢筋含量减少10%,混凝土梁持平。(2)相比于大梁板结构与加腋大梁板结构,无梁楼板钢筋含量减少10%持平,混凝土梁持平。无论采用何种楼板形式,仅以材料而言,无梁楼板不占有优势,但其人工费会减少很多,从综合造价考虑,无梁楼板对于甲方而言经济效益更高。

6设计问题

根据《建筑抗震设计规范》(2016版)6.1.3.3所述,当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。范围为主楼外扩3跨并不小于20m。高层建筑经常采用正负零嵌固,车库顶板也按嵌固端考虑,梁板结构车库楼板可以正确的确定其抗震等级,无梁楼板却不好确定,如何正确的确定无梁楼板的抗震等级,现在是一个难题。

7结语

无梁楼板是一种非常好的结构体系,在今后的结构设计中会经常遇到,我们在认真设计工程的同时,也要积极的与施工单位配合,把你一切安全隐患消灭在萌芽当中。

参考文献

[1]北京市建筑设计研究院,编.建筑结构专业技术措施.

[2]李国胜,编著.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例(第二版).

作者:李慧琛 单位:山西省建筑设计研究院有限公司

谈无梁楼板设计要求与工程应用

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