楼盖结构分类及布置.docx

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楼盖结构分类及布置

2　钢筋混凝土楼盖结构设计

2。

1楼盖结构分类及布置

楼盖（屋盖）是建筑结构重要的组成部分,在建筑结构中,混凝土楼盖的造价占到整个土建总造价的近30%,其自重占到总重量的一半左右。

因此,选择合适的楼盖设计方案,采纳正确的方法,合理地进行设计计算,关于整个建筑结构都具有十分重要的意义。

楼盖结构是主要由梁、板组成的结构体系,若有梁有板称作梁板结构或肋梁楼盖,若有板无梁称为无梁楼盖或板柱结构。

另外,如筏板基础、阳台、雨棚、楼梯等结构构件都属于梁板结构、

楼盖是建筑结构中的水平结构体系,它与竖向构件、抗侧力构件一起组成建筑结构的整体空间结构体系。

它将楼面竖向荷载传递至竖直构件,并将水平荷载（风力、地震力）传到抗侧力构件。

依照不同的分类方法,可将楼盖分为不同的类别。

2。

1、1楼盖分类

按施工方法可将楼盖分为现浇楼盖、装配式楼盖、装配整体式楼盖。

现浇楼盖整体性好、刚度大,具有较好的抗震性能,同时结构布置灵活,习惯性强。

但现场浇筑和养护比较费工,工期也相应加长。

我国规范要求在高层建筑中宜采纳现浇楼盖、近年来由于商品混凝土、混凝土泵送和工具模板的广泛应用,现浇楼盖的应用逐渐普遍。

依照梁板的布置不同,可将现浇楼盖分为:

1。

肋梁楼盖

肋梁楼盖是由板及支撑板的梁组成。

梁通常双向正交布置,将板划分为矩形区格,形成四边支撑的连续或单块板,如图2。

1（a）（b）所示。

受垂直荷载作用的四边支撑板,其两个方向均发生弯曲变形,同时将板上荷载传递给四边的支撑梁。

弹性理论的分析结果表明,当板的长边ｌ01与短边ｌ02的比值较大时,板上荷载主要沿短边方向传递,沿长边方向传递的特别少。

如图２、1所示一四边简支的矩形板,承受竖向均布荷载q的作用。

现沿板跨中的两个方向分别切出单位宽度的板带,得到两根简支梁。

依照板跨中的变形协调条件有:

　　　　　　（２。

１）

式中、—挠度系数,当两端简支时

。

I１、Ｉ2-l01、l02方向板带的换算截面惯性矩;

ｑ１、q２—荷载在两个方向的分配值,有:

ｑ＝q1+q2　　　　　（2。

2）

假如忽略两个方向钢筋位置和数量不同的影响,取Ｉ１=I2;由式（2。

1）和（2、２）得到　　

当l０１/l0２＝2时,,、

图2、１　　四边支承板上荷载的传递

通过上式我们能够看到,当l０1/ｌ02〉2时,分配到长跨方向的荷载不到５、9％。

为了简化计算,对长、短边比值较大的板,忽略荷载沿长边方向的传递,称其为单向板;而对长、短边比值较小的板,称其为双向板。

《混凝土设计规范》（GB5０01０—２010）规定:

1）两对边支撑的板应按单向板计算、

２）关于四边支承的板,当l01/l02≥3时,按单向板计算;当2

肋梁楼盖结构布置灵活,施工方便,广泛应用于各类建筑中。

2、无梁楼盖

不设梁,将板直截了当支撑在柱上,如图2、２（c）所示,楼面荷载直截了当由板传给柱,称为无梁楼盖。

无梁楼盖柱顶处的板承受较大的集中力,通常在柱顶设置柱帽以扩大板柱接触面积,提高柱顶处平板的冲切承载力、降低板中的弯矩。

不设梁能够增大建筑的净高,而且模板简单,建筑物具有良好的自然通风、采光条件,多用于对空间利用率要求较高的厂房、仓库、藏书库、商场、水池顶、片筏基础等结构。

3、　井式楼盖

单向板梁板结构中,梁可分为次梁和主梁;双向板梁板结构中,梁可分为次梁和主梁,也可为双向梁系。

在双向梁系中,若两个方向的梁的截面相同,不分主次梁,如图2、2（d）所示,结构采纳方形或近似方形（也有采纳三角形或六边形）的板格,此种结构称为井式楼盖,其特点是跨度较大,具有较强的装饰性,多用于公共建筑的门厅或大厅。

4、　扁梁楼盖

如图2、２（e）所示,为了降低构件的高度,增加建筑的净高或提高建筑的空间利用率,将楼板的水平支承梁做成宽扁的形式,就像放倒的梁。

５、密肋楼盖

如图２。

2（f）所示,密肋楼盖又分为单向和双向密肋楼盖。

密肋楼盖可视为在实心板中挖凹槽,省去了受拉区混凝土,没有挖空部分就是小梁或称为肋,而柱顶区域一般保持为实心,起到柱帽的作用,也有柱间板带都为实心的,如此在柱网轴线上就形成了暗梁。

　　　　　（ａ）　　　　　　　　　　　（b）

（ｃ　）　　　　　　　　　　　　　（d）

（ｅ）　　　　　　　　　　　（f）

图2。

２常见的楼盖形式

a－单向板肋梁楼盖;b－双向板肋梁楼盖;c－无梁楼盖;

d—井式楼盖;e-扁梁楼盖;f－密肋楼盖

装配式楼盖由预制构件装配而成,便于机械化生产和施工,能够缩短工期。

但装配式楼盖结构的整体性、刚度均较差,在地震多发区应用受限。

装配整体式楼盖是由预制构件装配好后,现浇混凝土面层或连接部位以构成整体而成、它兼具现浇楼盖和装配式楼盖的部分优点,刚度和抗震性能也介于上述两种楼盖之间。

2、1、2楼盖结构布置

楼盖结构是建筑结构的主要水平受力体系,其结构的布置情况决定了建筑物各种作用力的传递路径,也影响到建筑物的竖向承重体系。

不同的梁板结构布置对建筑物的层高、总高、天棚、外观、设备管道布置有重要的影响,同时还会在较大程度上影响建筑物的总造价。

楼盖结构布置时,应对影响布置的各种因素进行分析比较和优化。

通常是针对具体的建筑设计来布置结构,因此首先要从建筑效果和使用功能要求上考虑,包括:

1）依照房屋的平面尺寸和功能要求合理的布置柱网和梁;

２）楼层的净高度要求;

３）楼层顶棚的使用要求;

4）有利于建筑的立面设计及门窗要求;

5）提供改变使用功能的估计性和灵活性;

6）考虑到其它专业工种的要求。

其次从结构原理上考虑,包括:

１）构件的形状和布置尽量规则和均匀;

2）受力明确,传力直截了当;

3）有利于整体结构的刚度均衡、稳定和构件受力协调;

４）荷载分布均衡,要分散而不宜集中;

5）结构自重要小;

６）保证计算时楼面在自身平面内无限刚性假设的成立。

２。

1。

３楼盖设计中的注意事项

１。

计算理论的选取

梁、板的内力计算常用的分析方法有弹性理论和塑性理论两种方法。

弹性理论相对比较简单,并具有较高的承载力储备;塑性理论使超静定结构的受力及结构设计趋于合理,减少了钢材用量。

一般来说,在楼盖设计中,单向板和次梁常用塑性理论的分析方法,以获得较好的经济效益,关于双向板和主梁,常采纳弹性理论的分析方法计算内力。

2、结构计算模型的确定

将实际的建筑结构抽象为能够进行分析计算的力学模型,是结构设计的首要任务。

好的力学计算模型应该是在反映实际结构主要受力特点的前提下,尽估计简单、在楼盖设计中,应正确处理板与次梁、板与墙体、次梁与主梁、次梁与墙体、主梁与柱、主梁与墙体的关系、另一方面,一旦确定了计算模型,则应在后续的设计中,特别是在具体的构造处理和措施中,实现计算模型中的相互受力关系。

３、　梁板构件截面尺寸的确定

板的尺寸确定首先应满足规范规定的最小厚度要求,其次尚应满足一定的高跨比要求。

表2。

１列出了各种支撑板的最小厚度和高跨比。

梁的高度应满足一定的高跨比要求。

梁的宽度应与梁高成一定比例,以满足截面稳定性的要求。

表2。

2列出了常见梁的最小高跨比、

4、楼盖结构的设计步骤

1）结构布置;

2）建立计算模型,画出计算简图;

3）荷载分析计算;

4）结构及构件内力分析计算;

5）构件截面设计;

6）绘制施工图。

　　　板截面的常规尺寸（mm）　　　　　　　　　　表2、１

板的　类别

高跨比（h/l）

最小板厚（ｍm）

单向板

≥1／３０

屋面板　　　　60

民用建筑楼板　60

工业建筑楼板　　　7０

行车道下的楼板　　　　80

双向板

≥1/40

８0

密肋板

面板

５0

肋高

2５0

悬臂板（根部）

悬臂长度不大于50０mｍ

６０

８０

悬臂长度1２00mm

无梁楼板

无柱帽

有柱帽

≥1/３０

≥1/３5

1５0

现浇空心楼盖

20０

　　　　　梁截面的常规尺寸（ｍｍ）　　　　　　　　　　表２。

2

梁类型

高跨比（ｈ/l）

备注

多跨连续次梁

１／１8~１/12

梁高:

次梁h≥l/２５

主梁ｈ≥l/1５

矩形截面高宽比通常2~3,并以50mm为模数

多跨连续主梁

1/1４～1/８

单跨简支梁

1/１4～１/8

悬臂梁

1／10～１/８

2、2单向板肋梁楼盖

2。

２、１连续梁、板按弹性理论计算

１、结构的平面布置

单向板肋楼盖由板、次梁和主梁组成。

次梁布置决定板的区格大小,主梁间距决定次梁的跨度,主梁的跨度由柱网决定。

一般单向板的跨度取为１、8~２。

７ｍ,荷载较大时取小值,一般不宜超过3ｍ;次梁的跨度4～6ｍ;主梁的跨度５~8m。

单向板肋梁楼盖的平面布置应该综合考虑到建筑效果、使用功能及结构原理等多方面的因素、楼盖的主梁一般应布置在结构刚度较弱的方向,如此能够提高承受水平作用力的侧向刚度。

常见的单向板肋梁楼盖的结构平面布置方案有:

主梁沿横向布置。

其优点是主梁与柱可形成横向框架,侧向刚度较大,而各榀框架间由纵向的次梁连接,房屋的整体性也较好。

主梁沿纵向布置。

当横向柱距大于纵向柱距特别多时,也能够采纳主梁沿纵向布置的方案。

如此能够减小主梁的截面高度,增大了室内的净高、

　　　　　　　　　　　　　　　　（a）　　　　　　　　　　（ｂ）　　　　

图2、3　单向板肋梁楼盖结构布置

ａ－主梁沿横向布置;ｂ—主梁沿纵向布置

2、结构上的荷载及计算单元

作用在楼盖上的荷载包括永久荷载和可变荷载,永久荷载包括构件自重、地面、粉刷及吊顶等。

可变荷载包括楼（屋）面活荷载、积灰荷载、风荷载和雪荷载等。

可变荷载的分布通常是不规则的,在工程设计中一般折算成等效均布荷载;作用于板、梁上的活荷载在一跨内按满跨布置,不考虑半跨内活荷载作用的估计性、

设计中,永久荷载的标准值可由构件尺寸和构造等,依照材料单位体积的重量计算、楼面均布活荷载可由《建筑结构荷载规范》（GB50００9-２0１2）查得、其它可变荷载及其计算方法也在荷载规范中有详细说明、

在设计民用建筑梁板结构时,应注意楼面可变荷载值的折减问题,若梁的负荷面积较大时,可变荷载全部满载并达到标准值的概率小于１,因此,规范规定在设计楼面梁、墙、柱及基础时,楼面活荷载标准值应乘规定的折减系数。

在屋面板的设计中还需要考虑到施工和检修荷载、

整体式单向板梁板结构的荷载及荷载计算单元分别按下述方法确定,如图2、4所示。

单向板:

除承受结构自重、抹灰等荷载外,还要承受作用于其上的使用活荷载,通常取1ｍ宽的板带作为计算单元。

次梁:

除承受结构自重、抹灰荷载外,还承受板传来的荷载,计算板传来的荷载时,为简化计算不考虑板的连续性,通常视连续板为简支板,取跨度为板跨度的负荷带作为荷载计算单元、

主梁:

除承受结构自重、抹灰荷载外,还要承受次梁传来的集中荷载,计算次梁传来的集中荷载时,为简化计算不考虑次梁的连续性,通常视次梁为简支梁,以次梁两侧的支座反力主梁荷载,一般主梁自重及抹灰荷载较次梁传递的集中荷载小得多,故主梁结构自重及抹灰荷载也能够简化为集中荷载。

图2、4　　梁、板的荷载计算范围

3。

结构的计算简图及计算跨度

依照弹性理论计算混凝土连续梁、板就是将梁、板看成弹性匀质材料构件,其内力的计算能够按结构力学的方法进行。

单向板肋梁楼盖的板和次梁,不管其支承条件如何,都可简化为简支的连续梁来进行计算、端支座假如是梁支承时,支承梁按构造