《钢筋混凝土楼盖体系的特点及其分析设计方法综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢筋混凝土楼盖体系的特点及其分析设计方法综述（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1钢筋混凝土楼盖体系的特点及其分析设计方法综述*摘要：本文介绍了混凝土楼板体系的分类原则以及基本类型。介绍了各种现浇混凝土楼盖体系的应用范围和历史、组成、结构特点和优缺点。还介绍了混凝土楼板体系的常用设计计算方法，再介绍了上述各种楼盖体系的国内外发展历程和设计计算的要点。关键词：混凝土楼板体系；基本类型；结构特点；发展历程；设计计算方法。Summary of Characteristics and the Method of Design and Analysis of Reinforced Concrete Floor System* Abstract: This paper introdu
2、ces the principle of classification and the basic types of concrete slab system. It introduces the scope of use, the history, the composition, the structure characteristics and the advantage and disadvantage of cast-in-place concrete floor system. The calculation method used to design concrete floor
3、 slab system is also introduced. Then it also introduces the calculation process and the design points of above various floor system developments at home and abroad.Key words: concrete floor slab system; the basic type; structural characteristics; development history; the method of design and calcul
4、ation.1. 引言楼盖是水平承重结构体系，是多、高层房屋的主要组成部分之一。楼盖结构通过将楼面荷载传递给竖向承重结构，再由竖向承重结构体系传递给基础，再由基础传递给地基。对于楼盖结构的选型和布置，其合理性在对建筑的安全使用和经济性的意义是非常重要的。在进行建筑结构设计特别是高层建筑结构设计时，楼盖结构形式的合理选择，正确的设计方式和方法，由此会给整个房屋的使用性能和技术经济指带来的好结果。通过减小混凝土楼盖的结构高度，就可以降低建筑高度，对建筑工程的经济意义很大。对于 30 层楼，每层层高减小 0.1m，就可以增加一个楼层。在多、高层建筑中，通过合理2地选择楼盖体系，除了改善结构的整体的受
5、力性能，从而保证建筑物的承载力、刚度、耐久性抗震性能等，还可以优化整个工程的造价体系。主要是基于以下几个原因 8：（1）在建筑物中，由于层数多，楼盖面积大，造价往往约占总造价 30以上，而随着层数的增加，其所占比例也相应加大，所以降低楼盖的造价直接关系到整个工程的总造价的优化。（2）在重量方面，楼盖结构所占建筑总重的比例也很大。通过降低楼盖重量，可大幅度减轻建筑总重，而在抗震设防地区，还可减小楼盖结构体系自身的结构高度，从而减少层高、节约建筑空间，增加建筑层数，降低围护结构、管线材料及施工机具的费用。因此，对于多层尤其是高层建筑而言，应选择整体性好、刚度大、质量轻、高度小、满足使用要求并便于施
6、工的楼盖体系。（3）对于建筑的隔声、隔热和美观等建筑效果，混凝土楼盖设计对其有着直接影响。而对于保证建筑物的承载力、刚度、耐久性以及提高抗风、抗震性能等方面，混凝土楼盖设计也有重要的的作用。在建筑结构设计中，楼盖是一项重要的设计内容，影响到建筑的使用功能和造价以及施工的进度。在竖向荷载作用下，楼盖将竖向力传递至各支撑构件；另外在风荷载、地震力等水平力作用下，楼面内必须有足够的刚度，能将水平力传递到各竖向抗侧力构件上，并与其连接成为整体的空间结构，防止结构因较大的变形而发生整体破坏。楼盖必须具有足够的强度和刚度及良好的延性。2. 混凝土楼盖体系的分类2.1 按结构形式分类现浇整体式楼盖是由梁和板
7、组成的超静定结构，按计算方法可以分为：单向板肋梁楼盖和双向板肋梁楼盖（图 2.1a,b）。在楼盖平面中，通过用纵横两向布置的梁，将楼盖分隔成多个区格，当这些区格的平面比较狭长，长边与短边之比大于 2 时，板上荷载的 95以上是沿板的短跨方向传递，这样受力的板是单向板，这样的楼盖则称作单向板肋梁楼盖；当区格平面两方向的尺寸比较接近，板的边长比在 0.52 范围内时，竖向荷载将会同时向两个方向的板边传递，这样受力的板是双向板，楼盖被称作双向板肋梁楼盖。 双向板肋梁楼盖按楼盖梁系布置及受力特点又可分为普通双向板肋梁楼盖和井式楼盖两类（图 2.1c,d）。普通双向板肋梁楼盖的支承梁通常是支承在柱子上，
8、板面荷载由两个方向传给梁后，再由梁直接传给柱子；井式楼盖的支承梁相互交接但无主次梁之分，这些梁具有相同的截面尺寸，且与其它肋梁楼盖相比，在同等条件下梁的截面高度要小，这些梁相互协同工作，承受板传来的荷载，并将荷载沿两个方向传到周边支承墙上或刚度更大的梁上。由于小梁3梁格组成四边支承双向受弯结构体系，梁相交诸点的挠度形成一个碗状弯曲面，整个楼盖似一块很大的双向板。钢筋混凝土现浇双向密肋楼盖（图 2.1e）由于减少了楼板的混凝土量，楼板自重大为降低。图 2.1 楼盖的结构类型(a) 单向板肋梁楼盖；(b) 双向板肋梁楼盖；(c) 井式楼盖；(d) 密肋楼盖；(e) 无梁楼盖2.2 各类楼盖体系的组
9、成特点2.2.1 单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖的组成，主要由板、次梁和主梁组成。而对于楼盖，则支承在柱、墙等一类竖向承重构建上。其中板的跨度由次梁的间距决定；而次梁的跨度取决于主梁的间距；对于主梁的间距则取决于柱或强的间距。单向板肋梁楼盖结构的平面布置方案通常有以下三种 14：（1）主梁横向布置，次梁纵向布置（图 2.2a）。优点是由主梁和柱形成的横向框架，横向抗侧移刚度大，各榀横向框架间由纵向的次梁相连，房屋的整体性较好。此外，由于4外墙处仅设次梁，是的窗户能获得较大的高度，从而有利于采光和通风。（2）主梁纵向布置，次梁横向布置（图 2.2b）。在横向柱距比纵向柱距大得多的情况下很适合应用。
10、其优点在于减小了主梁的高度，增加了室内净高，能取的不错的建筑效果。（3）只布置次梁，不设主梁（图 2.2c）。这种布置只适合中间有走道的砖混结构的房屋。图 2.2 单向板密肋楼盖的几种梁的布置方式2.2.2 双向板肋梁楼盖钢筋混凝土双向密肋楼盖由于两向带肋，肋间距较小，因此不但受力性能好，而且刚度大，整体性好，变形小，结构自身高度小，材料省，自重轻，经济性好，特别适合于在跨度较大的多层和高层建筑楼盖中采用。但是，双向密肋楼盖由于其计算复杂以及受模板问题的制约，并没有得到很好地推广应用。朱建华(2005)与某公司合作，开发了双向密肋夹心楼盖。通过利用轻质夹心砌块作胎模，从而可以减少模板及混凝土用
11、量，加快施工进度。使用时，该夹心砌块保留在楼盖中，与双向密肋楼盖一起形成一种新的双向密肋夹心楼盖，既保持了板的底面平整，省去了吊顶，又增加了楼盖的保温、隔热、隔声效果 4。2.2.3 井式楼盖钢筋混凝土井式梁楼盖结构是由交叉梁格和双向板组成，整个楼盖像一块双向带肋的大型楼板。在梁的两个方向截面高度通常相等，没有主、次梁之分，共同承担楼面荷载，是一种双向受力的空间结构体系。如图所示为几种常见的井式楼盖形式（图 2.32.6） 15。其主要优点如下 15：（1）梁的交叉节点处可不设柱，可以形成较大的使用空间，能很好的满足建筑上的要求；（2）井式楼盖没有主次梁之分，梁的相互协调共同“工作”得到了充分
12、的利用，故结构受力比较合理；（3）节省材料，造价较低；（4）外形美观。5图 2.3 矩形正交 图 2.4 矩形斜交图 2.5 菱形斜交 图 2.6 圆形正交钢筋混凝土双重网格楼盖按照网格的布置方式，空腹网架与空腹夹层板通常有正交正放、正交斜放、三向相交几种型式，已经得到广泛应用的钢筋混凝土空腹夹层板的网格布置就是正交正放式。如果采用正交斜放或三向相交的形式，并且把下肋抽空，就得到了两种新的结构型式，此时它们具有含上、下肋的主网格，也有只含上肋的次网格，如同主次梁结构中的主梁和次梁，因此称为“ 钢筋混凝土双重网格楼盖结构”。按照网格布置方式不同，钢筋混凝土双重网格楼盖结构有正交斜放下肋抽空型和蜂
13、窝型两种型式 5。钢筋混凝土双重网格楼盖结构继承了钢筋混凝土空腹夹层板结构的许多优点，如结构高度比常规梁板式结构高度小，因而可以节约层高；管线设备可以直接穿越其空腹部分而无需另设设备及吊顶；以用于大柱网、大开间，对建筑空间的灵活布置和使用极为有利。同时，它也使得建筑物室内造型更加新颖、美观，极好地满足现代建筑时尚、特别的要求，相信钢筋混凝土双重网格楼盖结构会在实际工程，尤其是较大跨度和空间的公共建筑中会得到广泛应用 5。 图 2.7 蜂窝型钢筋混凝土双重网格结构上、下肋平面62.2.4 混凝土空心楼盖由于建筑对层高、大空间、灵活隔断以及抗震等提出了更高的需求，研究新的技术先进、经济合理、确保质
14、量的钢筋混凝土结构体系就显得非常必要。现浇混凝土空心楼板以其自重轻、刚度好、可充分利用层高等特点极大提高了建筑应用的灵活性和经济性。现浇混凝土空心楼板是指在现浇混凝土楼板中埋入预制空心管（图 2.8），然后将混凝土与空心管浇筑为一体，从而形成类似若干小工字梁的现浇混凝土多孔空心板或以密肋形式受力的现浇混凝土空心板。现浇空心楼盖的跨度和荷载较大时，采用预应力对于控制裂缝和增加承载力比较有效 11。图 2.8 空心板结构示意图2.2.5 钢筋混凝土预应力叠合板楼盖叠合结构是将预制工艺和现浇工艺结合起来的一种结构形式，而预应力混凝土叠合结构则是在预制的预应力混凝土构件之上浇筑一层钢筋混凝土，形成一个
15、半装配式结构形式。主要有预应力混凝土叠合板及预应力混凝土叠合梁这两种结构形式。预应力混凝土叠合板是在预制的预应力混凝土薄板上后浇一层钢筋混凝土叠合层形成的一种楼板结构形式（图 2.9）。钢筋混凝土预应力叠合板楼盖的主要特点：（1） 综合了现浇钢筋混凝土结构和装配式钢筋混凝土结构的优点，具有良好的整体性，抗震性能优越，（2）可以缩短工期、节约材料混凝土叠合楼板的主要受力构件是在工厂预制，机械化程度高，专业技术熟练，构件质量好。（3）预制构件的模板可重复使用，节约三材，并可以缩短工期。（4）预制构件可采用预应力技术，减少钢材用量，并且可配合各截面受力情况，采用不同强度的材料。7图 2.9 混凝土预
16、应力叠合板楼盖结构示意图通过一定的构造措施，可以保证新旧混凝土的共同工作。另外这种结构还存在着节点构造复杂，施工工序较多的问题，不过相较于这种构件的优点，我们相信这种构件的使用必将会成为国际上一个大的趋势。图 2.10 混凝土空心叠合板截面图图 2.11 钢一混凝土组合楼盖图 图 2.12 钢一混凝土叠合楼板剖面叠合结构在国外发展的概况 12：20 世纪 20 年代,国外就开始在桥梁上应用混凝土叠合结构。840 年代开始在房屋建筑上应用。50 年代在较大型建筑上取得较大发展。波兰采用 DMSZ 叠合楼板，取得了良好的经济效果。英国混凝土有限公司制作了“比藏”式预应力板和 MyKo 楼面。60 年代初苏联采用取消沟槽，靠人工粗糙面提供粘结力和摩擦力的楼盖，试验证明是可靠的，并且这种构件成功的应用于抗震结构中。70 年代法国
