浅谈无梁楼盖的结构设计和主要材料指标

摘要：无梁楼盖的受力特点及柱帽形式可详见相关教材，其设计的计算方法有弹性理论和塑性饺线法两种计算方法；按弹性理论的计算方法中，有等代框架法、经验系数法等。本文用经验系数法计算无梁楼盖结构在垂直荷载作用下柱帽的冲切承载力、板带的内力分析及结构的材料用量，从而验证其在实际工程中的经济性。

关键词：荷载；冲切承载力；内力分析；材料统计

0前言

近年来，随着城市化进程的加快，大、中城市新增了大量的城市居民，因此势必增加城市的住房用地，由于用地红线和绿化率及开发商利益三者之间的矛盾，大型地下车库在各个小区大量出现，而无梁楼盖是一种很好的结构形式，不仅能有效的减小层高，满足各专业层高要求，从而节省了各主要材料的用料，而且能够减少土的开挖量。本文以实际工程为例，用经验系数法来做无梁楼盖设计的简单介绍：

实际工程情况如下：顶板覆土厚度为1.5米，轴线间距均为8.1米，柱截面尺寸为0.6x0.6米，混凝土等级采用C30，钢筋全部采用HRB400，顶板考虑的活荷载为10KN/m2

；需要注意的是经验系数法的应用范围必须满足以下几个条件：

（1）每个方向至少应有三个连续跨：

（2）同一方向上的最大跨度与最小跨度之比不应大于1.2；

（3）任一区格板的长边和短边之比不大于1.5；

（4）可变荷载和永久荷载之比不大于3；

（5）不规则柱网，柱的偏离值不应大于跨度的10%。

不满足上面5个条件的项目可选择其他的设计方法。

具体的设计过程如下：

1荷载统计

覆土的重量：20x1.5=30KN/m2；

顶板的重量：25x0.35=8.97KN/m2(暂定板厚为0.35米)

合计标准值：39KN/m2

设计值：1.35x39+1.3x0.7x10=62kn/m2

2柱对顶板的冲切承载力计算

柱帽截面尺寸取3.2x3.2米，计算简图如下：

1-1截面：

板对柱的集中反力设计值F11=62x[8.1x8.1-(3.2+0.35x2)2]=3124.8KN

板对柱的抗冲切承载力 Fτ≤0.7?hftηumh0

h0=350-30=320，?h=1.0，ft=1.43N/，um=(3.2+0.35/2x2)x4=14.2m

η取{η1; η2},η1=0.4+1.2/?s, η2=0.5+αs h0/4um；?s=2.0，αs=40

则η={η1; η2}=0.725

0.7?hftηumh0=0.7x1.0x1.43x0.725x14.2x103x320=3297.5KN

冲切破坏锥体的斜截面1处满足设计要求

2-2截面：

板对柱的集中反力设计值F11=62x[8.1x8.1-(2.1+0.55x2)2]=3433KN

板对柱的抗冲切承载力 Fτ≤0.7?hftηumh0

h0=550-30=520，?h=1.0，ft=1.43N/，um=(2.1+0.55/2x2)x4=10.6m

η取{η1; η2},η1=0.4+1.2/?s, η2=0.5+αs h0/4um；?s=2.0，αs=40

则η={η1; η2}=0.99

0.7?hftηumh0=0.7x1.0x1.43x0.99x10.6x103x520=5462.3KN

冲切破坏锥体的斜截面2处满足设计要求

总结：板的冲切最好用混凝土来抵抗，尽量不用钢筋来抵抗，这样设计比较经济。

3无梁楼盖的内力分析

(仅以X向为例进行说明，Y向计算同X向)

(1)X向的总弯矩设计值

X方向M0x=62x8.1x(8.1-2x3.2/3)2/8=2235KN.M

(2)X方向的总弯矩，分别分配给柱上板带和跨中板带的支座截面和跨中截面，即将总弯矩乘以以下表所列系柱上板带弯矩图如下：

跨中板带弯矩图如下：

(3)每米宽的板带配筋如下：

柱上板带(板带宽带4.05米)计算配筋如下所示：

每米宽的柱上板带实际配筋如下：

跨中板带(板带宽带4.05米)计算配筋如下所示：

每米宽的跨中板带实际配筋如下：

注意最小配筋率是0.2%：板厚350mm每米最小配筋面积是700mm2，板厚550mm每米宽最小配筋面积是1100mm2。

(4)柱帽构造

4无梁楼盖的材料统计

（仅以8.1x8.1米的网格为例进行计算）

截面

无梁楼盖结构

梁板(井字梁)结构

钢筋用量(kg)

3377.4

3620

混凝土用量(m3)

25.7

25.27

结语

1.无梁楼盖结构由于无楼层梁便于水电管道通行，争取了空间的可用净高，有利于建筑物减少层高，减轻了地下室土方开挖量，减少了施工排水费用(有地下水时)。

2.施工方便，支模简便，可以减短施工工期，从而给甲方节省造价。

3.相对于井字梁结构用料省，施工简便。

参考文献：

[1]. 混凝土结构中册混凝土建筑结构设计(第二版)东南大学同济大学天津大学合编.北京:中国建筑工业出版社

[2]. 中国建筑科学研究院 .建筑抗震设计规范(GB50011－2010)[S].北京:中国建筑工业出版社,2010

[3]. 中国建筑科学研究院 .混凝土结构设计规范(GB50010－2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002

[4]. 全国民用建筑工程设计(结构专业)技术措施.北京:中国建筑标准设计研究所,2003

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