第三章钢筋混凝土楼盖结构设计

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1、第三章 钢筋砼楼盖结构设计第一节 概 述一、正确合理地进行楼盖结构设计的重要性楼盖是房屋结构中的重要组成部分。在整个房屋的材料用量和造价方面，楼盖所占的比 例是相当大的，因此 合理选择楼盖的结构型式、正确合理地进行楼盖结构设计对建筑物的使 用、美观以及技术经济指标都具有十分重要的意义 。 其重要性具体表现在：（ 1）、在一幢混合结构的房屋中，楼盖（屋盖）的造价约占房屋总造价的30% 40%；在6 12 层的框架结构中， 楼盖的用钢量约占总用钢量的 30% 50%；在钢筋砼高层建筑中， 砼 楼盖的自重占总自重的 50% 60%。因此降低楼盖的造价和自重对降低整个建筑物的造价和 自重都是非常重要的

2、。（ 2）、减小楼盖的结构高度，从建筑上说，可以降低层高；当总高一定时可以增加层数， 对一幢 30 层的楼而言，每层降低 0.1m 就可增加一层。从结构上说，降低层高意味着减轻自 重，也就减小了地震作用，这对建筑结构设计具有很大的经济意义，将直接降低工程造价。（ 3）、楼盖（屋盖） 结构形式和建筑面层构造的合理选用， 直接影响到建筑在隔声、 保温、 隔热、防水和美观方面的功能要求。（ 4）、楼盖结构作为建筑物的水平受力构件， 其受力特点和工作性能直接影响整个结构的 受力特点和内力分析方法的选用。对保证建筑物的承载力、刚度、耐久性以及提高结构、抗 风、抗震性能有着重要的作用。（ 5）、楼盖结构设

3、计是结构设计人员必须熟悉和掌握的基本功，它的设计原理、概念和方 法可用于桥面结构、筏基、挡土墙、水池等许多结构物的设计中。二、楼盖的结构功能及其分类（一）楼盖的结构功能建筑结构是一个由多种构件组成的空间受力结构体系 。按构件的设置方向，可认为它是 由水平结构体系和竖向结构体系组成。 楼盖是由梁、板等水平方向的构件组成的水平承重结 构体系 ，其基本作用是：（ 1）、在竖向，直接承受楼盖中梁、板构件及装修面层的重量；承受施加在楼面、屋面上 的使用荷载，并传给竖向结构。（2）、在水平方向，把水平力传给竖向结构或分配给竖向结构构件，同时楼盖结构在房屋 中起到水平隔板和连接竖向构件的作用，以保证与竖向结

4、构构件空间工作和整体稳定。二）楼盖结构的分类钢筋砼楼盖的分类： 按其施工方法的不同可分为： 现浇楼盖、装配式楼盖、装配整体式楼盖 等型式。（1）现浇砼楼盖整体刚度大，抗震性能好，对不规则平面和开洞的适应性。在地 震区应用较多，其缺点是需要大量模板，工期也长。（2）装配式砼楼盖中主要由多孔板及槽形板等铺板组成，其施工进度快，但整体 刚度差，在混合结构房屋中应用较多。（ 3）装配整体式砼楼盖是在铺板上做砼现浇层，它兼有现浇楼盖和装配式楼盖的优点。图 3 1 楼盖的结构类型 按其梁系布置方式的不同又可分为： 普通肋梁楼盖、 井格梁楼盖、 密肋楼盖、 扁梁楼 盖和无梁楼盖等 （图 3 1）；肋梁 楼盖

5、按其楼板的支 承受力条件不同， 还可以分为 单向板 肋梁楼盖和双向板 肋梁楼盖 等。随着 预应力砼技术的不 断更新和发展，为 了克服普通钢筋砼 楼盖用料多，自重 大的缺点，目前一 种新型的楼盖结构 型式一一“ 无粘结 预应力砼楼盖 ”，也 正在广泛地得到应用和发展。1、肋梁楼盖结构、肋梁楼盖结构的特点 现浇肋梁板结构是最常见的水平向承重结构型式之一，它的应用范围很广，既可作为房 屋建筑的楼盖与片筏式基础，又可作为水池的顶板、侧板和底板结构等。它适用于各种竖向承重结构，如砌体承重结构、框架承重结构等，当结构受到侧向荷载 作用时，楼盖梁也可同时作为抗侧力结构中的梁。现浇钢筋砼肋梁楼盖结构整体性好，

6、节省材料，梁系布置灵活，特别能适应各种有特殊 要求的楼盖， 如承受某些特殊设备荷载， 或楼面开有较复杂孔洞， 或建筑平面布置不规则等。 但肋梁楼盖结构高度较大，主次梁的截面规格多变，施工支模较为复杂。板底不平整，一般需做吊顶方能满足建筑美观要求。、肋梁搂盖的组成与结构布置现浇肋梁楼盖结构一般由板、次梁和主梁三种构件组成 在肋梁楼盖结构布置时， 首先应根据房屋的平面尺寸、 求确定承重墙位置和柱网尺寸。，见图 32。使用荷载的大小以及建筑的使用要 考虑到经济、 美观以 及施工的方便，柱网通常布 置成方形或矩形。 主梁一般沿墙轴线 或柱网布置，以形成完整的 竖向抗侧力体系。 梁系的布置应考虑 到楼板

7、上隔墙、设备的重量 及楼板上的开洞要求等，板 上一般不宜直接作用较大的 集中荷载，隔墙处、重大设备处及洞口的周边都应设梁加强。 梁板布置应力求受力明确， 传力路线简捷， 并尽量布置成等跨， 板厚和梁的载面尺寸 在整个楼盖中力求统一有规律。 在肋梁楼盖中，柱或墙的间距往往决定了主梁和次梁的跨度。、根据设计经验及经济效果，一般次梁的跨度以4 6m 为宜；主梁的跨度以 5 8m为宜。、由于楼盖中板的砼用量要占整个楼盖砼用量的50 70，考虑到经济的因素，板的厚度宜取得薄些。 为此应控制板的跨度， 单向板的跨度以 3m 以下为宜， 常用的跨度为 1.72.5m。方形双向板的区格不宜大于5m 5m；矩形

8、双向板区格的短边不宜大于4m。图 3 3 几种常见的楼盖结构布置方案 几种常见的楼盖结构布置方案 如图 3 3 所示。2、井格梁楼盖结构井格梁结构作为楼盖或屋盖在工业与民用建筑中应用较为广泛，特别在礼堂、宾馆及商 场等一些大型公共建筑人口大厅、会议室中常被采用 。作为屋盖时常取消楼板而采用有机玻 璃采光罩或玻璃钢采光罩，以满足建筑物采光的要求，造型上也颇为新颖壮观（图 3 4）。图 3 4 北京政协礼堂井格梁式楼盖、井格梁楼盖结构布置井格梁楼盖是由肋梁楼盖演变而来的，是肋梁楼盖结构的一种特例。其主要特点是两个方向梁的高度相等且一般为等间距布置，不分主次共同直接承受板传来的荷载，两个方向的梁共同

9、工作，提供了较好的刚度，能够满意地解决如大会议室、娱乐 厅等大跨度楼盖的设计问题。梁布置成井字形故也称井式楼盖，亦称交叉梁楼盖，可以不做 吊顶即能给人一种美观而舒适的感觉。交叉梁系的布置常用的有 正放正交，斜放正交、三向交叉 等几种（ 图 35）。三种井格 梁系相比，砼和钢筋用量相差不多，但由于正放正交梁系施工和模板制作较为简单而较多地 得到采用。井格梁楼盖两个方向梁 的间距最好相等，这样不仅 结构比较经济合理、施工方 便，而且容易满足建筑构造 上不做吊顶时对楼盖天花的 美观要求。井格梁楼盖一般有四角柱支承与周边支承两种。周边支承的井格梁楼盖四周最好为承重 墙，这样能使井格梁都支承在刚性支点上

10、；若周边为柱子，应尽量使每根梁都能直接支承在 柱子上。、井格梁楼盖的受力特点 井格梁楼盖属空间受力体系，其内力分析与变形计算是一个十分复杂的问题。要较准确 地对井格梁楼盖进行受力分析，大都采用有限单元法，借助电子计算机来完成。目前在工程设计中，还常常采用“荷载分配法”来近似地解决井格梁楼盖的受力分析问 题。井格梁楼盖中的楼板一般可按双向板计算，板上的荷载按路径最近的原则传至相近的井 格梁节点。井格梁楼盖中两个方向的梁只考虑主要的竖向变形协调，忽略次要的转角变位，即认为在同一个交叉点上两个方向梁的挠度是相同的，它们之间可以假定为一根链杆相互连 系在一起，在交叉点上受着集中荷载P的作用，链杆承受的

11、力为多余未知力，见图 37。a） 平面图象 b ）梁的计算简图 图 37 正放正交梁系受力分析这样，便可以根 据两个方向梁的刚度 和其交叉点挠度相同 的条件计算出每根梁 所受的荷载及其相应 的内力。目前，根据 “荷载分配法”编有 各种井式楼盖梁的内 力、变形计算表格， 设计时可以直接查 用。井格梁楼盖梁的间距一般大于 2m。梁的截面高度一般可取跨度的1/151/20。3、密肋楼盖结构当梁肋间距小于 1.5m 时的楼盖常称为密肋楼盖，适用于中等或较大跨度的公共建筑， 也常被用于筒体结构体系的高层建筑结构。密肋楼盖有单向密肋楼盖和双向密肋楼盖两种型 式。双向密肋楼盖由于是双向受力作用，受力较单向密

12、肋楼盖合理，且双向密肋较单向密肋 的视觉效果要好，可不吊顶，与一般楼板体系对比，由于省去了肋间的砼，可节约砼304、无梁楼盖图 39 无梁楼盖50，降低楼板造价， 技术经济合理， 故近年来在大空间的多高层建筑中得到了广泛的应用。 密肋楼盖可为普通砼结构，适用跨度可达10m，也可为预应力砼结构，适用跨度可达15m。无梁楼盖是因楼盖中不 设梁而得名，它是一种双向 受力楼盖，它与柱构成板柱 结构体系（ 图 3 9）。因为无梁楼盖通常直接 支承在柱上（其周边也可能 支承在承重墙上） ,故与相同 柱网尺寸的双向板肋梁楼盖 相比，其板厚要大些。为了增强板与柱的整体连结，通常在柱顶上设置柱帽，这样可提高柱顶

13、处板的受冲切承载力，又可有效地减小板的计算跨度使板的配筋经济合理。当柱网尺寸较 小且楼面活荷载较小时，也可以是无柱帽的。柱和柱帽的截面形状可根据建筑的要求设计成 矩形或圆形。 无梁楼盖的建筑构造高度比肋梁楼盖的小，这使得建筑楼层的有效空间加大，同时，平 滑的板底可以大大改善采光、 通风和卫生条件， 故 无梁楼盖常用于多层的工业与民用建筑中， 如商场、办公楼、书库、冷藏库、仓库、水池顶盖以及某些整板式基础 等。无梁楼盖根据施工方法的不同可分为 现浇式和装配整体式两种 。其中装配整体式系采用 升板施工技术，在现场逐层将在地面预制的屋盖和楼盖分阶段提升至设计标高后，与柱通过 柱帽整浇在一起，由于它将

14、大量的空中作业改在地面上完成，故可大大提高进度。其设计原 理，除需考虑施工阶段验算外，与一般现浇无梁楼盖相同。无梁楼盖的四周边可支承在墙上或边柱的墙梁上，也可做成悬臂板。设置悬臂板可有效 减少柱帽种类。当悬臂板挑出的长度接近中间区格跨度的 l/4 时，边支座负弯矩约等于中间 支座的弯矩值，因而较为经济。无梁楼盖每一方向的跨数常不少于三跨，可为等跨或不等跨。通常，柱网为正方形时最 为经济。5、无粘结预应力砼楼盖结构、无粘结预应力楼盖的特点 无粘结筋可如同非预应力筋一样，按照设计要求铺设在模板内，然后浇筑砼，待砼达到 设计强度后，再张拉钢筋，预应力筋与砼之间没有粘结，张拉力全靠锚具传到构件砼上去

15、因此，无粘结预应力砼结构，不需要预留孔道、穿筋及灌浆等复杂工序，操作简便，加快了 施工进度。无粘结预应力筋摩擦力小，且易弯成多跨曲线形状，特别适用于建造需要复杂的 连续曲线配筋的大跨度楼盖和屋盖结构。单就施工造价而言，预应力砼楼盖比普通砼楼盖要高。但采用无粘结预应力砼楼盖结构 具有如下特点：1）有利于降低建筑物层高和减轻结构自重；2）改善结构的使用功能， 在自重和准永久荷载作用下楼板挠度很小， 几乎不存在裂缝；3）楼板跨度增大可以减少竖向承重构件的布置，增加有效的使用面积，也容易适应对 楼层多用途、多功能的使用要求；4）节约钢材和砼。因此，总的来说，采用预应力砼楼盖是非常经济合理的。、无粘结预应力楼盖的组成及其适用范围无粘结预应力楼盖常见的形式如 教材图 3 11（ 108 ）所示。 单向板（图 311a）常用跨度为 6 9m。 对于跨度在 712m、使用可变荷载在 5kN / m2以下的楼盖，采用双向平板（图 3 11b）或采用带有宽扁梁的板（图 311c），比采用单向板要经济合理得多。 若建筑物跨度或使用可变活荷载更大时，采用带柱帽和托板的平板（图3 11d ）、密肋板（图 3 11e）或梁支承的双向板（图 3 11f），将会比前两者更为经济合理。6、组合楼盖结