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1、全国现浇混凝土空心楼盖结构技术交流会 2005年现浇混凝土筒芯楼盖实用设计法的比较杨建军成洁筠(中南大学土木建筑学院郝静杨承想湖南长沙410075)【提要】本文结合具体的工程实例，探讨了现浇混凝土筒芯楼盖按拟梁法、直接设计法两种方法进行分析的计算过程和应注意的问题；根据计算结果对两种方法进行了比较并提出了一些处理建议。【关键词】现浇混凝土筒芯楼盖拟梁法直接设计法1引言由现浇混凝土筒芯楼盖的试验研究nln-j知，现浇混凝土筒芯楼盖的受力性能同实心楼盖非常相似，因此可以参照实心楼盖的设计理论进行设计。现浇混凝土实心楼盖按弹性理论计算常用的实用设计法有拟梁法、直接设计法和等代框架法。本文结合具体的工
2、程实例，探讨用拟梁法和直接设计法进行分析的计算过程和应注意的问题：根据计算结果对两种方法进行了比较并提出了一些处理建议。2工程概况某建材超市层高分别为33m、39m988心m2；活载分别为4凼o和07kNm2。楼面层、屋面层恒载分别为738斟m2和除电梯、楼梯、卫生间等不规则公用部分外，楼面均使用现浇混凝土筒芯无梁楼盖技术，混凝土强度等级为C30。为了说明问题，取两层3x3跨的楼盖进行分析，具体的结构平面布置如图1所示。板格尺寸为6000mmx9000mm，筒芯沿9m跨方向顺向布置，直径D=180mm，中心间距为240mm，肋宽b。，为60mm，端距以为60mm，板顶、板底厚度W为60mm：筒
3、芯结构布置图和截面尺寸如图2所示。6m跨边梁的截面尺寸为300mmx600mm，9m跨边梁的截面尺寸为300mmx800mm，暗梁截面为1200mmx300mm，柱截面为600mmx600mm。为了防止板柱节点发生冲切破坏，柱四周留距柱轴线1000mm左右的实心部分。3拟梁法2】拟梁法是将现浇混凝土筒芯楼盖按刚度等效的原则等代成双向交叉梁系进行内力分析的一种简化方法，在分析中忽略了拟梁之间的剪切和扭转影响。一般地，区格板内的拟267全国现浇混凝土空心楼盖结构技术交流会 2005年梁数量在各方向上不宜少于5个。I I Ti I】 ii皇： i匕；i i暑 喜!；! !；!；! ：一卜一=1 上!
4、 If I! 一一jr一。一 LT I L l一0匕 【一卫 王! 山蕈 Lj L 厂二一 L JTII一?。上1 - 一一I 叶l$ L，1LE目 目 J_L基 L-31L一3 L一3J_图1结构平面布置图，l孵缸匡三重萎H剖1二正习二五丁一“ru 矧：一0 矧兰_0 晕|兰一“ 矧。J图2筒芯结构布置图1)边梁等效：将边梁等效为倒“L，型梁，边梁的翼缘宽度为明梁宽度300mm加上明梁边留有的实心板带宽度450ram，共750ram；2)内框架梁的等效：取暗梁的实际尺寸；3)交叉梁等效：将筒芯板沿跨度方向等效为5根梁。268全国现浇混凝土空心楼盖结构技术交流会 2005年取一个筒芯为计算单元
5、，截面尺寸如图3所示。L：I2403003一L万1804：488107，lm41 12 64正=击啪?=西1613003由Il=I：得bl=2169mm,那么，l：兰L：2169：0904玩+D 240厂 、盆一、 180 (240图3计算单元截面6m跨方向等效梁的总宽度为(6-12)x0904=4339mm，每根梁的截面为868mmx300mm；9m跨方向等效梁的总宽度为(912)O904=7051mm，每根梁的截面为1410mmx300mm。交叉梁分布图如图4所示。ilIllIllIl lIiiIl IIl IIlII，“ 1_11脚 1置11蛳 1蛐11脚 l_11_l。二图4交叉梁分布
6、图4)条带及板带的划分为了将计算结果与直接设计法比较，将板格划分为条带和板带。板格不是正方形，其短边长，min=6000mm，取柱轴线两侧各Zmin4=1500mm处为柱上板带(CS)与中间板带(MS)的分界线，以板格中线为条带的分界线，每个条带两侧各占有半个中间板带，如图1所示。5)计算结果本文用PKPM软件对该结构进行计算，由于PKPM算得的是每根梁的截面弯矩，为了便于与直接设计法比较，需要对计算结果进行处理，将其等效为柱上板带板、柱上板带梁和中间板带的弯矩。柱上板带梁的弯矩直接取边梁或内框架梁的弯矩，而柱上板带板和中间板带的弯矩则应根据拟梁宽和板带宽来确定。楼面层板带弯矩见表l表4269
7、全国现浇混凝土空心楼盖结构技术交流会 2005年表1条带2的板带弯矩(kNm)总宽90m柱上板带宽30m,中日J板带宽60m 端跨 内跨板带弯矩外支座 跨中 内支座 跨中 内支座百分比 100 100 lOO 100 100总截面弯矩 19680 24390 29135 17635 29630百分比 510 216 506 274 501柱上板带梁弯矩 10030 5260 一14740 4840 14840百分比 147 223 237 266 228柱上板带板弯矩 2902 5436 6913 4697 675l百分比 343 561 257 459 271中间板带弯矩 6748 1369
8、4 7482 8098 8039表2条带1的板带弯矩(kN血)总宽45m，柱上板带宽15m,t9 f司板带宽30m端跨 内跨板带弯矩外支座 跨中 内支座 跨中 内支座百分比 100 100 100 100 100总截面弯矩 927 12465 13760 8540 13495百分比 554 466 688 535 642柱上板带梁弯矩 5140 5810 9467 4570 8664百分比 97 111 64 139 113柱上板带板弯矩 一900 1385 -88l 1183 1525百分比 348 423 248 326 245中间板带弯矩 一323 5270 3412 2787 3306
9、表3条带B的板带弯矩(kNm)总宽60m。柱上板带宽30m,中间板带宽30m端跨 内跨板带弯矩外支座 跨中 内支座 跨中 内支座百分比 100 100 100 100 100总截面弯矩 30915 24775 41130 20585 -44560百分比 546 243 451 251 378柱上板带梁弯矩 16890 6030 18560 5170 16850百分比 248 308 222 314 320柱上板带板弯矩 7677 7630 9148 6467 14266百分比 205 449 326 435 302中间板带弯矩 6348 11115 13422 8948 13444表4条带A的
10、板带弯矩(kNm)总宽30m，柱上板带宽15m中间板带宽15m端跨 内跨板带弯矩外支座 跨中 内支座 跨中 内支座百分比 100 lOO 100 100 100总截面弯矩 17395 18310 28420 13520 25575柱上板带 百分比 819 716 735 719 710梁 弯矩 14240 13110 20880 9720 18170柱上板带 百分比 66 86 114 85 124板 弯矩 1153 1575 3243 1153 3177百分比 115 198 151 196 165中间板带弯矩 2002 3625 -4297 2647 -422827移全国现浇混凝土空心楼盖
11、结构技术交流会 2005年4直接设计法2】直接设计法是在弹性薄板理论的分析基础上，在两个方向将柱支承板现浇楼盖计算区格板的静力弯矩在控制截面按弯矩系数直接分配进行内力分析的一种简化方法。该法简单明嘹，物理概念清楚，有极限平衡寓意，它以符合一定条件的板系理论分析为依据。1)总静力设计弯矩M。对于楼面层：总荷载设计值q=12&+14pI=14456kNm2条带2：M。2iI q121：2吉144569(606)2=47423kNm条带l：M。=0547423=23712kNm条带B：M。21 2f一2 2言144566(906)2=76501kNtn条带A：M。=0576501=3825lkNm2
12、)条带截面的正负设计弯矩按照内跨及端跨的规定，各截面正负设计弯矩计算如表5所示。表5 条带的截面设计弯矩(kNm)截面条带 M o 端跨外支座 端跨跨中 端跨内支座 内跨跨中 内跨内支座一030M +O50M 一070M。 +O35M 一O65M。u U U条带2 47423 14227 23712 33196 16598 30825条带1 23712 7114 11856 16590 8299 15413条带B 76501 22950 38251 5355l 26775 -49726条带A 38251 11475 19126 26776 13388 248633)板带设计弯矩的计算条带的截面
13、正负设计弯矩乘以板带弯矩百分比即得板带弯矩，而板带弯矩的百分比根据柱上板带承受计算板带内弯矩设计值的分配系数用线性插值算得，楼面层板带弯矩见表6表9。表6条带2的板带弯矩(kNm)总宽90m,柱上板带宽3Om中间板带宽60m端跨 内跨板带弯矩外支座 跨中 内支座 跨中 内支座百分比 100 100 100 100 100总截面弯矩 14227 23712 33196 16598 30825百分比 181 111 133 111 133柱上板带梁弯矩 2575 2632 15 1842 _41OO百分比 795 489 584 489 584柱上板带板弯矩 1131l 11595 19386 8
14、116 18002百分比 24 40 283 40 283中间板带弯矩 34l 9485 9394 6639 8723全国现浇混凝土空心楼盖结构技术交流会 2005年表7条带1的板带弯矩(kNm)总宽45m。柱上板带宽15m,中间板带宽30m端跨 内跨板带弯矩外支座 跨中 内支座 跨中 内支座百分比 100 100 100 100 100总截面弯矩 7114 11856 1659 8299 15413百分比 821 51 5l 51 51柱上板带梁弯矩 5841 6047 8461 4232 786l百分比 145 9 9 9 9柱上板带板弯矩 1032 1067 1493 747 1387百分比 34 40 40 40 40中间板带弯矩 242 4742 6636 3320 6165裹8条带B的板带弯矩(kNm)总宽6ore,柱上板带宽30m,中间板带宽30m端跨 内跨板带弯矩外支座 跨中 内支座 跨中 内支座百分比 100 100 100 100 100总截面弯矩 22950 38251 53551 26775 -49726百分比 120 7
