现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖的设计.pdf

1 现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖设计方法探讨现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖设计方法探讨 摘要： 现浇混凝土空心楼盖是一种新型的无梁楼盖形式， 本文探讨了空心无梁楼盖 的三种计算模型和计算方法，并对各种计算方法进行总结。 关键词： 现浇混凝土空心无梁楼盖；直接设计法；等待框架法；拟梁法 现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖技术的关键是高强复合薄壁空心管，它是采用玻璃纤维 胶凝材料预制成的轻质管材，在浇注混凝土之前，将某一直径、长度的轻质管材预埋在楼板 中，并做好抗浮处理，浇注混凝土之后即构成不需要明梁的现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖。 它是一种自重轻、 刚度大的新型无梁楼板形式， 不仅可以满足荷载比较大时楼盖的挠度要求。 而且还可以大大降低层高，所以在建筑工程中越来越多的被应用。 现浇混凝土空心楼盖结 构技术规程 （下面简称规程 ）对现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖做了一些阐述。本文就某 一个工程实例，用规程所介绍的方法，分别进行计算，以便我们在工程中更好的应用。 1、工程概况、工程概况 某车库，建筑面积为 4 000 ，层高 3.3 m，柱网尺寸为 8 m8 m，车库顶部规划为花 园， 覆土厚度为400， 先设计为井字梁形式的框架结构， 主梁截面尺寸为300 mm750 mm， 后来甲方觉得主梁太高，为了满足净空的要求，就必须加大层高，这样势必会增加土方量， 同时增高四周混凝土墙，因此会增加工程费用，后来改为现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖，板 厚按 L/25L/30（L 为板长跨跨度）取值，板厚为 300 ，柱上板带的实心区域宽度为 1 000 。空心楼盖构造示意见图 1。 空心楼盖的折算厚度为： mm 4 . 174 250 10014 . 3 300250 h 2 = = 空心楼板荷载： 恒载： 180.4250.1740.51*12*=13.0 kN/ PDF created with pdfFactory Pro trial version 2 活荷载：3.5 kN/； （注：1*为预埋空心管重；2*为上下面层重量） 2、计算方法（、计算方法（不考水平荷载作用） （1） 直接设计法： 由工程概况可知，该工程满足直接设计法的条件。计算时，应按纵、横两个方向分别计 算， 且均应考虑全部竖向均布荷载的作用。 直接设计法的计算板带为支座中心线两侧以各板 中心线为界的板带。计算板带在计算方向一跨内的总弯矩设计值 M0应按下列公式计算： 2 nd0 blq 8 1 M = d q为考虑结构重要性系数的板面竖向均布荷载基本组合设计值；b为计算板带的宽度；nl为 计算方向区格板净跨，取相邻柱侧面之间的距离。 以 X 方向： m.kN1169 55 . 7 8 5 . 20 8 1 blq 8 1 M 22 nd0 = = 支座弯矩：m.kN760M65 . 0 0 =，跨中弯矩：m.kN409M35 . 0 0 = 柱上板带支座弯矩：m.kN570M65 . 0 75 . 0 0 = 柱上板带跨中弯矩：m.kN190M65 . 0 25 . 0 0 = 跨中板带支座弯矩：m.kN286M35 . 0 7 . 0 0 = 跨中板带跨中弯矩：m.kN123M35 . 0 3 . 0 0 = 然后按柱上板带和跨中板带都为 4m 宽分别计算楼板配筋，计算时将楼板等效成 I 型截 面，跨中板带的钢筋均匀地分配到 4m 宽的范围内。柱上板带不少于 1/2 的钢筋配置在实心 区域内，剩余钢筋均匀分配到板带的其余部分。Y 方向的计算同 X 方向。 （2）等待框架法 在竖向均布荷载作用下，应按纵横两个方向分别计算，且均应考虑全部荷载的作用。 等代框架梁应由柱轴线两侧取个板中心线之间的楼板和梁组成，柱的截面尺寸可取实际尺 寸，但需考虑其截面惯性矩无穷大。按照刚度相等的原则，将空心楼板等效成同厚度的实心 楼板，如图 2。 顺管方向： PDF created with pdfFactory Pro trial version 3 48 4343 1 1 mm1084 . 4 64 200 12 300250 64 d 12 hb I = = = 48 33 1 1 mm10625 . 5 12 300250 12 hb I= = 86 . 0 1 1 = I I 横管方向： 49 333 1 3 12 2 mm108083 . 1 12 2001000 12 300)1001000( 12 dl 12 h)lb( I = + = + = 49 33 12 2 mm10475 . 2 12 300)1001000( 12 h)lb( I= + = + = 73 . 0 I I 2 2 = 1 b为顺管方向一个单元的宽度；h为楼板的厚度；d为轻质空心管的直径； 2 b为横 管方向的肋宽； 1 l为空心管的长度，一般为 1 000 。 X 方向（横管方向）： 梁的宽度则为： 1 000+7 0000.73=6 110 ，因此等代框架梁的尺寸为 6 110 300 。一榀框架的计算简图见图 3(因为都是等跨结构，为了简化，仅取三跨进行计算)。 考虑结构重要性系数的板面竖向均布荷载基本组合设计值为 20.5KN/m，采用“弯矩分 配法”可计算得梁端弯矩为 875KN.m，跨中弯矩为 437KN.m。然后按照直接设计法的分配系 数将梁端弯矩和跨中弯矩分别分配给柱上板带和跨中板带的支座和跨中。Y 方向的计算同 X 方向。 （3）拟梁法 将实心区域作为框架主梁， 区格板的空心部分 （实心区域除外） 纵横两个方向分别五等份， 按刚度相等的原则将每等份等效成矩形截面次梁，然后用 PKPM 结构设计软件进行计算。 X 方向次梁截面尺寸： mm102273 . 0 5 7000 b= , mm300h = PDF created with pdfFactory Pro trial version 4 Y 方向次梁截面尺寸： mm120486 . 0 5 7000 b= , mm300h = 楼盖荷载已包括虚拟次梁的重量，因此需要在梁上荷载输入时输入相应的反向荷载以抵 消载程序计算中自动产生的自重。 X 方向次梁的反向荷载：m/kN7 . 7253 . 0022 . 1 q1= Y 方向次梁的反向荷载：m/kN9253 . 0204 . 1 q1= 主梁的反向荷载：m/kN3 . 425174 . 0 1q3= 其弯矩图如图 4： X 方向的总弯矩： 支座：367178282265=952 kN.m 跨中：112104278267=543 kN.m 然后将支座弯矩和跨中弯矩按照直接设计法的方法， 分配到柱上板带和跨中板带并进行配筋 计算。 3、小结、小结 考虑竖向荷载作用下的现浇混凝土空心无梁楼盖的三种设计方法各有利弊， 由于直接设 计法是考虑板内重分布的影响，所以内力最小，配筋量也最小；而拟梁法是按弹性阶段受力 计算的内力，其内力最大，因此配筋量也比较大。在设计过程中，当板的种类比较多时，且 两个方向的尺寸不一致时，采用直接设计法和等待框架法，由于分配系数的原因，所以比较 繁琐，而采用拟梁法就比较直观，容易理解，但在计算机建模的过程中工作量比较大，所以 在设计时，可以根据具体情况选择合适的方法。 PDF created with pdfFactory Pro trial version