浅谈用pkpm设计无梁楼盖

翁英杰 ，郑冬益 ，黎兆丰

（华南农业大学，广州市 天河区510642）

1 无梁楼盖的简介

无梁楼盖是相对梁板结构体系而言的，这种结构体系又称板柱结构体系。无梁楼盖因为在楼盖结构中不设梁而得名的，它是一种双向受力楼盖。它直接将楼盖支承在柱子上，楼盖的周边可以直接支承在剪力墙或者周边梁上。相对于有梁楼盖，无梁楼盖的板厚要大些。为了增强楼盖和柱子的整体连接性，通常会在柱顶设置柱帽。这样能提高柱顶处楼盖的受冲切承载力，还能减少板的计算跨度，从而减少了楼板的配筋，使楼盖的成本减低，力学性能和经济性更好。

由于无梁楼盖下没有梁，故采用无梁楼盖的结构形式的建筑构造高度比有梁楼盖小。采用无梁楼盖形式时，楼层的有效净高就加大，当净高要求一样时我们可以降低楼层的高度。由于板下无梁，所以板底的采光和通风都有所改善。

在施工方面，由于板下无梁，就一整块平板，不止减少了模板的摊开面积，还降低了支模的难度。此外无梁楼板楼面钢筋绑扎方便，设备安装方便。由于板下无梁，减少了批荡的面积和费用，加快了施工进度，节约了工期，对整个工程的经济性有很大提高。故近年来，无梁楼盖这一结构形式在国内外迅速发展起来，特别是在商场，图书馆，仓库，地下停车场都运用得比较多。

2 无梁楼盖的整体计算分析

目前，对于无梁楼盖的设计一般采用pkpm系列软件。在pkpm中，TAT模块或SATWE模块可以对无梁楼盖的整体空间结构进行分析计算。现在针对这两个模块的设计方法做一个简单的介绍。

2.1 TAT模块

在TAT模块中，我们一般按照规范的规定，人为将楼板简化成双向等代框架梁进行计算分析，这主要是为了解决无梁楼盖中没有了梁跟柱子相连的问题。所以在pkpm中PMCAD对无梁楼盖建模时，先计算确定等代框架梁的宽和高，确定等代框架梁的刚度。梁的宽度取垂直于计算跨度方向的两个相邻平板的中心线的间距，高度取板的厚度。按照经验，我们也可取取柱距的1/2板宽为等代框架梁的宽、高。然后再按照等代框架梁的宽和高作为普通的主梁输入模型中。例如实际工程中横向柱距为L，则该方向的带代梁的截面为L/2* L/2，然后按住普通梁布置好。建模完成后接TAT模块进行三维计算分析。在实际工程中，采用TAT计算和实际情况存在一定的误差，为了让计算更加精确，我们大多数时候用SATWE模块计算分析。

2.2 SATWE模块

SATWE模块的设计过程跟TAT有所不同。SATWE模块不用将楼板简化为双向等代框架梁，直接对无梁楼盖体系进行三维分析计算。因为SATWE软件具有考虑楼板弹性变形的功能，可以采用弹性楼板单元较为真实的模拟楼板的刚度和计算变形。2001年4月以后的pkpm中增加了弹性板6。这个楼板假定能更真实计算楼板平面内和平面外的刚度。

在PMCAD建模时，我们人为将工程等代框架梁的位置布置上截面为100*100的虚梁。按照设计经验，边界和开洞处还是布置实梁。布置虚梁主要是SATWE模块在接PMCAD模块前处理能够自动识别边界信息，和辅助划分弹性楼板单元。虚梁由于没有刚度，布置后不参加模型结构的整体分析，软件在STAWE模块计算分析前会自动过滤掉所有的虚梁。在计算前根据实际工程确定楼板的厚度，一般在400mm左右，还有楼面荷载的输入等等。然后让软件对模型进行整体分析。

3 设计计算分析过程中应该注意问题

3.1 在模型建立后使用SATWE软件对无梁楼盖结构进行三维整体分析计算时需定义了弹性楼板，选择“算法二”即总刚算法进行计算。

3.2 由于有限元的计算原理，楼板的有限元划分长度不一样可能对计算结果产生影响。

3.3 无梁楼盖的周边，应设置圈梁，其截面高度不小于版后的2.5倍。圈梁除了与柱上板带一起承受弯矩外，还需承受未计的扭矩，所以应另设置必要的抗扭构造钢筋。

3.4 “楼板数据生产和预应力信息输入”菜单中可以对楼板不同部位的板厚进行修改，还可以在楼板上添加任意的荷载，包括在建模时无法输入的板上的任意线荷载及点荷载。

3.5 如果在有梁楼盖设计的基础上进行无梁楼盖的设计，在pmcad建模的基础上，我们可以将有梁楼盖的梁改成100*100的虚梁，还必须将里面多余的次梁删掉，否则软件计算出错，不能划分板带。此外还必须删掉梁上的荷载，不然板上的恒荷载会变大，会造成配筋计算错误，不只不科学还增加了成本。

3.6 现代高层建筑中厚板转换层的计算，也可像无梁楼盖结构类似进行处理计算。但是如果要在SATWE软件中计算厚板转换层时，使用PMCAD建模时，除了要象无梁楼盖结构一样要输人虚梁以外，层高的输人有所改变。应将厚板的板厚均分给与其相邻两层的层高。

结语

无梁楼盖结构体系是近年来发展较为迅速的一项建筑结构新技术，其较有梁楼盖存在许多优点。1906年无梁楼盖开始在美国出现，至今有107年的历史，在理论和试验方面都做了很多工作，各方面都比较成熟。近年来，pkpm软件对于设计无梁楼盖也越来越成熟和准确。而且设计的方法和过程都比较简单，不繁琐。相对起其他复杂的有限元软件，采用pkpm来设计无梁楼盖无非是一个比较理想的选择。可以不断推进无梁楼盖在各种建筑中的使用和发展。

[1] 《GB 50009，建筑结构荷载规范》[S]

[3] 《双向板无梁楼盖》 朱聘儒编著 中国建筑工业出版社，1999