浅谈无梁楼盖结构设计方法

陈飞

【摘要】无梁楼盖结构体系的传力路径清晰，同时具有增加楼层净空尺寸、确保楼面平整度，施工模板较为简单，降低施工成本等特点，然而无梁楼自身的抗弯刚度较小、楼板产生的挠度较大，造成柱子局部区域板冲切较大，影响了抗震性能。本文阐述了无梁楼盖结构体系常见的计算方法，探究无梁楼盖结构体系的设计要点，分析结构体系的构造要求。

【关键词】无梁楼盖；结构体系；设计要点

前言：无梁楼盖体系同时也被称为板柱体系，主要通过在楼盖中布置梁肋，将现浇混凝土板支承于柱，从受力角度来讲，无梁楼盖具有双向受力特点，同时楼面荷载将直接传递于柱，进而传递于基础。无梁楼盖从其结构形式可分为密肋板或平板。根据柱帽可分为无柱帽或有柱帽无梁楼盖体系，根据施工流程可分为现浇式或整体装配式。根据笔者经验，当建筑楼面的可变标准荷载值超过5KN/m2时或其跨度低于6m时，均适用无梁楼盖体系。无梁楼盖结构体系目前适用于商场、多层工业厂房、库房、图书馆等建筑，其柱网多采用矩形或正方形，其中以正方形更具经济性。板内钢筋根据纵、横向布置，楼盖的四边支承于墙上或边柱圈梁上，从而能够控制房屋的体积以及节省墙体结构，无梁楼盖的平整度较高，从而通风、采光以及卫生条件更为理想。由于施工模板较为简单，从而能够节省大量的模板用量与人员成本，因此推广无梁楼盖体系具有经济性与社会效益。

1、无梁楼盖体系内力计算

无梁楼盖结构体系设计可通过弹性理论来分析计算，也可根据塑性理论进行分析计算，目前常用的设计方法包括：经验系数计算法、等代框架计算法、精确计算法等。

1.1经验系数计算法

该法常适用于较为规则的等代框架建筑，采用经验系数法时，建筑物必须符合下列条件：第一，无梁楼盖结构纵、横方向均超过连续三跨；第二，区格内的长跨与短跨之比不小于1.5；第三，相同方向的最大与最小跨度比值应当小于1.2 ，且两端跨度不应大于内跨；第四，活荷载不应大于3倍的恒荷载设计值；第五，为确保无梁楼盖能抵抗水平荷载，在无梁楼盖结构体系中应确保有剪力与抗侧力支撑。

经验系数计算法是基于薄板弹性理论，得出柱上与跨中板带在跨中截面、支座截面的弯矩系数，根据经验系数法给出无梁楼盖内力数值，最终总结其纵、横向板的总弯矩，根据其弯矩分配系数，从而计算各截面弯矩数值。

1.2等代框架计算法

等代框架计算法主要是将整个建筑结构沿横、纵划分为纵向与横向等代框架，不同于普通框架柱，普通框架梁柱均能够传递内力包括弯矩、轴力等，而在等代框架体系中，在竖向荷载条件下，等代框架梁宽度取值方向与梁跨呈垂直方向，其数值都均大于柱宽，仅一小部分竖向荷载靠柱子直接传递，其余荷载都通过扭矩来进行传递，所以无梁楼盖体系中代框架柱包括柱帽以及两侧扭臂等，在设计过程中其刚度都应当充分等代柱的受弯刚度与扭臂受扭刚度。

等代框架梁的尺寸取值，高度与板相等，在水平荷载作用下等代框架梁的宽度取1/2板跨中心线间距离，同时在竖向荷载下取与梁跨度垂直方向的板跨中心线间的距离。等代框架柱截面往往取柱的截面尺寸，而柱的实际计算高度，则取层高扣除柱帽的高度。如果仅有竖向荷载情况下，框架可根据分层法来简化柱截面计算，并根据框架内力计算得出柱内力与梁内力数值，乘以相应分配比值便可计算等代框架梁中各截面弯矩数值。表1为某工程柱上板带与跨中板带的弯矩分配比值。

1.3精确计算法

该法对无梁楼盖结构体系来讲并不是仅仅等代与简化，而是同时考虑无梁楼盖体系的跨中板带、柱上板带以及柱帽尺寸，采用有限元法来把无梁楼盖分割为若干个单元，并用单元有限元法进行计算。在求解过程中可借助PKPM、 SAP2000、GEN以及MIDAS等有限元计算软件。本文以PKPM软件为例，主要阐述有限元计算方法：第一，在建模过程中需要科学处理，通过PMCAD模块，在人机交互输入过程中，在柱间位置上布置尺寸为100mmX100mm矩形截面的暗梁，（在開洞处与边界处最好设置实梁），从而便于在SATWE软件在数据处理过程中能精确获取现浇板的边界消息。第二，借助整体三维模式计算无梁楼盖内力，在PKPM软件中SATWE模块具有考虑楼板弹性变形的过程，并以弹性楼板单元作为模拟楼板来计算刚度与变形，在SATWE软件中将其无梁楼盖中的楼板设置为弹性楼板。第三，在进行三维计算分析过程中，需借助SATWE程序中自带厚板分析程序来进一步分析无梁楼盖，在均布面荷载与线荷载条件下来对楼板内力与配筋计算。

1.4无梁楼盖结构体系的冲切计算

第一，在集中力与局部荷载的作用下，弯起钢筋与配置箍筋的板受冲切承载力应符合《混凝上结构设计规范》中第6.5.1条的要求。第二，受冲切计算能符合《混凝上结构设计规范》关于板厚限制要求的同时，需要配置弯起钢筋或箍筋，除此以外受冲切承载力与受冲切截面应当符合《混凝上结构设计规范》的相关要求。

2、无梁楼盖结构体系构造要求

（1）楼板配筋应选用双向配筋支座来承受负弯矩的钢筋，并且选用直径大于12mm的钢筋，同时对无梁楼板应当充分考虑其抗震作用，板面根据其抗震要求，配筋率应高于25%p。（p为支座处负钢筋的配筋率）

（2）无梁楼盖结构体系的抗震设计要求：第一，房屋的楼梯、周边以及电梯洞口应布置框架梁；第二，当抗震烈度大于等于8度时应当选用柱帽或托板的板柱节点；第三，在地震条件下板柱结构根据平面等代框架分析时，其等代梁的宽度宜采用平面等代框架垂直方向柱距的1/2；第四，地下层顶板与屋盖宜选用梁板结构；第五，对于无柱帽平板应在柱上板中布置暗梁，而暗梁宽度可取柱两侧及柱宽大于1.5倍楼板厚度，暗梁支座的上部钢筋面积应大于1/2柱上板带钢筋面积 ，而暗梁的下部钢筋应当小于1/2上部钢筋。

（3）对于无柱帽无梁楼盖结构体系，需布置弯起钢筋与抗冲切箍筋，且符合相关规范的要求。

（4）对圈梁的配筋形式，如无梁楼板未伸出柱外侧，需要在板周边布置圈梁，圈梁高度应大于2.5倍板厚，圈梁按计算配筋，抗扭箍筋为?6@200或?8@150，圈梁宜连接形成封闭式，且搭接长度大于其锚固长度，抗扭纵筋不小于4?12 ，同时在圈梁下部纵向钢筋直接伸入柱边，且圈梁上部纵向钢筋须通长布置同时钢筋的搭接点应当布置在跨中。

结束语：

无梁楼盖结构体系与以往的框架结构体系相比具有建筑空间大，能够增加其楼层高度，且施工支模、工序简单，绑扎钢筋较为便利，设备工程安装比较方便，工期短等特点，但抗震性能差、易受冲切破坏，对此设计单位应根据该结构体系程特点，从计算方法、设计要求以及构造措施等方面通盘考虑，从而保证设计的科学性、合理性。

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