无梁楼盖计算及配筋方法探讨.docx

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无梁楼盖计算及配筋方法探讨

无梁楼盖计算及配筋方法探讨

王亚

【摘要】无梁楼盖作为一种常见的楼盖形式已广泛应用于各类建筑中.文章阐述了无梁楼盖结构体系的计算方法和不同配筋形式,最后通过某工程实例比较了无梁楼盖体系不同配筋形式的经济性,以供设计参考.

【期刊名称】《工程建设与设计》

【年（卷）,期】2013（000）007

【总页数】3页（P39-41）

【关键词】无梁楼盖;计算方法;配筋方式

【作者】王亚

【作者单位】山东省冶金设计院股份有限公司,济南250014

【正文语种】中文

【中图分类】工业技术

【文献来源】

无梁楼盖计算及配筋方法探讨DiscussionontheCalculationandReinforcementMethodsoftheSlab-columnSystem王亚（山东省冶金设计院股份有限公司，济南250014）WANGYa（ShandongProvinceMetallurgicalEngineeringCo.Ltd.,Jinan250014,China）【摘要】无梁楼盖作为一种常见的楼盖形式已广泛应用于各类建筑中。

文章阐述了无粱楼盖结构体系的计算方法和不同配筋形式，最后通过某工程实例比较了无梁楼盖体系不同配筋形式的经济性，以供设计参考。

【Abstract】theslab-columnsystemasakindofcommonfloorformhasbeenwidelyusedinallkindsofbuildings.Thispaperdescribesthecalculationmethodanddifferentreinforcementformabouttheslab-columnsystem,finally,throughaprojectexample,itcomparedtheeconomyofdifferentreinforcementformabouttheslab-columnsystcm,asan:

ferenceforthedesign.关键词】无梁楼盖；计算方法；配筋方式【Keywordsltheslab-columnsystem;calculationmethods;reinforcementway中图分类号】TU231【文献标志码lA【文章编号】1007-9467（2013）07-0039-031引言钢筋混凝土无梁楼盖是一种比较成熟的楼盖体系，与传统的梁板楼盖体系相比，具有整体性好、建筑空间大、可有效降低建筑层高、施工便捷、工期短等优点，已广泛应用于地下车库、图书馆等大空间建筑中【Il。

2无梁楼盖结构体系受力特点及计算方法2.1结构受力特点对于支承在方形柱网上的无梁楼板，其受力特征表现为板的整体抗弯将在两个正交方向同时和同样地出现。

可假设一个方形开间单向板的两根刚度很大的梁从结构中取走，只剩下4根柱子来支承此板，此时板自身就不得不顶替已被取消的梁的作用。

因此，无梁平板的计算可以理解为首先在—个方向像仍有梁支承的单向板那样传递全部荷载，然后在另一正交方向再完全相同地传递一次全部荷载，以顶替这两根已作者简介】王亚（1979一），女，陕西西安人，工程师，从事结构设计．（电子信箱）wangya-jinan@16

3．com。

被取消的梁。

从概念设计上这样理解板柱体系的整体分析是完全可行的栩。

2.2不同计算方法的分析通常，在进行无梁楼盖结构设计时，可以采用3种方法：

经验系数法、等代框架法、精确计算法圈。

2.2.1经验系数法经验系数法即传统的无梁楼盖的设计方法，因是最方便的实用计算方法，因而广为采用，但终验系数法有较为严格的适用条件：

1）无梁楼盖的跨度在每个方向都不应少于3个连续跨，通常采用的跨度为4-6m;2）同一方向的最大跨度（即柱距）与最小跨度之比应不大于1.2，且两端跨度不大于相应内跨；3）任一区格内的长跨与短跨之比不大于1.5；4）活荷载不大于恒载的3倍；5）为了保证无梁楼盖不承受水平荷载（如风力、地震力），在楼（屋）盖的结构体系中应具有抗侧力支撑或剪力墙。

使用经验系数法计算无梁楼盖时，只考虑全部均布的恒39DiscussionontheCalculationandReinforcementMethodsoftheSlab-columnSystemWANGYa（ShandongProvinceMetallurgicalEngineeringCo.Ltd.,Jinan250014,China）摘要】无梁楼盖作为一种常见的楼盖形式已广泛应用于各类建筑中。

文章阐述了无粱楼盖结构体系的计算方法和Abstract】theslab-columnsystemasakindofcommonfloorformhasbeenwidelyusedinallkindsofbuildings.Thispaperdescribesthecalculationmethodanddifferentreinforcementformabouttheslab-columnsystem,finally,throughaprojectexample,itcomparedtheeconomyofdifferentreinforcementformabouttheslab-columnsystcm,asan:

ferenceforthedesign.Keywordsltheslab-columnsystem;calculationmethods;reinforcementway文献标志码lA文章编号】1007-9467（2013）07-0039-031引言钢筋混凝土无梁楼盖是一种比较成熟的楼盖体系，与传统的梁板楼盖体系相比，具有整体性好、建筑空间大、可有效降低建筑层高、施工便捷、工期短等优点，已广泛应用于地下车库、图书馆等大空间建筑中【Il。

2.1结构受力特点对于支承在方形柱网上的无梁楼板，其受力特征表现为板的整体抗弯将在两个正交方向同时和同样地出现。

可假设一个方形开间单向板的两根刚度很大的梁从结构中取走，只剩下4根柱子来支承此板，此时板自身就不得不顶替已被取消的梁的作用。

因此，无梁平板的计算可以理解为首先在—个方向像仍有梁支承的单向板那样传递全部荷载，然后在另一正交方向再完全相同地传递一次全部荷载，以顶替这两根已完全可行的栩。

2.2不同计算方法的分析经验系数法即传统的无梁楼盖的设计方法，因是最方便的实用计算方法，因而广为采用，但终验系数法有较为严格的适用条件：

为了保证无梁楼盖不承受水平荷载（如风力、地震力），在楼（屋）盖的结构体系中应具有抗侧力支撑或剪力墙。

使用经验系数法计算无梁楼盖时，只考虑全部均布的恒39耐pForhrjecr活荷载，而不考虑活荷载的不利分布。

首先，计算一个中间区格的弯矩，对于边缘区格则以中间区格的弯矩乘以不同分配系数即可。

—个中间区格沿X、y方向的总弯矩：

X方向总弯矩：

M:

ltLXL，-2Cl3y18。

y方向总弯矩：

MfqLjL,-2C13y18。

式中Ms为X方向在￡，宽度内的总弯矩，是￡，方向跨中板带与柱上板带的跨中和支座弯矩绝对值之和。

My为y方向在丘宽度内的总弯矩，是L方向跨中板带与柱上板带的跨中和支座弯矩绝对值之和。

犯，-2CI3），（L一2C13）为X，y方向的计算跨度值，C是柱帽的计算宽度。

计算所得的总弯矩再按照分配系数分配给X，y方向上的柱上板带和跨中板带，分配系数详见表1。

表1经验系数法板带弯矩值分配系数@向）┏━━━━━┳━━━━━━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┓┃位置┃截面位置柱上板带跨中板带┃┣━━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫┃┃支座截面配筋0.5Mr0.17M,┃┃内跨┃┃┃┃┃┃跨中配筋0.18M,0.15M,┃┣━━━━━╋━━━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫┃第一一个内支座截面配筋0.5M,O．17M,端跨0.26M,0.22Mx边支座截面配筋0.33M10.04M,┃┗━━━━━┻━━━━━━━━━━┻━━━━━┻━━━━━┛2.2.2等代框架法等效框架法，即将整个无梁板结构分别沿纵横柱列方向j：

吩为具有“等代柱”和“等代梁”的纵向和横向框架问。

等代柱的截面即原柱的截面。

等代柱的计算高度为：

对底层，取为基础顶面至楼板底面的高度减去柱帽的高度；对于其他各层，取为层高减去柱帽的高度。

等代梁的高度取为板的厚度。

等代框架梁的跨度，在两个方向分别取为（1.-2Cl3）和（Ly-2013）。

对竖向荷载作用下的无梁板结构用等效框架法确定其内力时，等代梁的宽度取为板跨中心线间的距离（L,或功。

对于水平荷载下无梁板结构的内力值也可用等效框架法确定。

在无梁板结构中，板的刚度实际上要比取板跨中心线间的全宽计算所得的刚度小得多。

对于水平荷载作用的情况，等代梁的刚度取值对计算结果影响很大。

国内外规范大都取等代梁的宽度小于板跨中心线间的全宽，如我国《钢筋混凝土升板结构技术规范）GBJ130-90对无柱帽板，取为板跨中心线距离的3/4；英国BS8110<混凝土的结构应用（第一部分）：

设计和施工实用规范>贝诹为板跨中心线距离的1/2。

采用TAT软件计算无梁楼盖结构时，由于没有梁和柱子相连，通常必须按照规范规定将板简化为双向等代框架梁进行计算。

因此，在用PMCAD对无梁楼盖进行人机交互式建模40时，首先应确定等代框架梁的宽、高，再布置所定义的等代框架梁。

2.2.3精确计算法精确计算法就是不再对无梁楼盖进行人为的简化和等代。

利用MIDAS、SAP2000、ANSYS等有限元软件按照真实的三维模型进行建模分析。

在众多的现代数值计算方法中，有限元法己在土木、机械制造、电子等领域得到了越来越广泛的应用。

非线性有限元法是分析求解复杂结构体系的一种强有力的数值解法，特别是在结构工程领域，对钢筋混凝土这种有明显非线性物理力学性质的介质进行三维空间问题的非线性分析，更能显示出优越性。

应用有限元法对钢筋混凝土空心板无梁楼盖进行非线性计算分析，可以得到大量有关混凝土和钢筋的应力、应变和位移值，生成直观的应力、位移的等值线图，确定模型的破坏荷载和开裂荷载，为建立现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖合理的力学模型和设计方法提供有力的理论依据。

3无梁楼盖的配筋方法比较以上3种方法，均是工程设计中的常用方法，因所取的计算模型不同，故计算结果也有所差异。

现结合实际工程，使用不同的计算方法计算无梁楼盖的配筋，判断无梁楼盖在不同的配筋方式下的区别与差异。

工程实例：

l层地下车库，柱距8mx8m，柱截面为600mmx600mm，无梁楼盖结构，板厚为300mm；板、柱材料均采用C30混凝土；楼面恒荷载为20lcN/rr12，活荷载为5.0kN／m2。

柱rl尺寸2mx2m。

1）选择经验系数法求解使用阶段的楼盖的内力MfqL∞，_2C/3）2/8~1.35×20+1.4×5）×8×（8-2/3×2.5y/8=1363.8kN-m同理求得：

M-1363.8kN-m。

依据内跨计算所得的柱上与跨中板带的跨中正弯矩和支座负弯矩结果如表2所示。

其中X方向与y方向的弯矩大小相等。

表2板带各部位弯矩值kN-m┏━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━━━┓┃部位支座负弯矩跨中正弯矩┃┣━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━┫┃681.9231.8245.5204.6┃┗━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━━┛依据板带尺寸将弯矩进行合适换算后进行配筋计算（钢耐pForhrjecr活荷载，而不考虑活荷载的不利分布。

首先，计算一个中间区格的弯矩，对于边缘区格则以中间区格的弯矩乘以不同分配系数即可。

—个中间区格沿X、y方向的总弯矩：

X方向总弯矩：

M:

ltLXL，-2Cl3y18。

y方向总弯矩：

MfqLjL,-2C13y18。

式中Ms为X方向在￡，宽度内的总弯矩，是￡，方向跨中板带与柱上板带的跨中和支座弯矩绝对值之和。

My为y方向在丘宽度内的总弯矩，是L方向跨中板带与柱上板带的跨中和支座弯矩绝对值之和。

犯，-2CI3），（L一2C13）为X，y方向的计算跨度值，C是柱帽的计算宽度。

计算所得的总弯矩再按照分配系数分配给X，y方向上的柱上板带和跨中板带，分配系数详见表1。

表┏━┳┓┣╋┫第一O．17M,┗┻┛j：

吩为具有“等代柱”和“等代梁”的纵向和横向框架问。

等代柱的截面即原柱的截面。

等代柱的计算高度为：

对底层，取为基础顶面至楼板底面的高度减去柱帽的高度；对于其他各层，取为层高减去柱帽的高度。

等代梁的高度取为板的厚度。

等代框架梁的跨度，在两个方向分别取为（1.-2Cl3）和（Ly-2013）。

对竖向荷载作用下的无梁板结构用等效框架法确定其内力时，等代梁的宽度取为板跨中心线间的距离（L,或功。

对于水平荷载下无梁板结构的内力值也可用等效框架法确定。

在无梁板结构中，板的刚度实际上要比取板跨中心线间的全宽计算所得的刚度小得多。

对于水平荷载作用的情况，等代梁的刚度取值对计算结果影响很大。

国内外规范大都取等代梁的宽度小于板跨中心线间的全宽，如我国《钢筋混凝土升板结构技术规范）GBJ130-90对无柱帽板，取为板跨中心线距离的3/4；英国BS8110<混凝土的结构应用（第一部分）：

设计和施工实用规范>贝诹为板跨中心线距离的1/2。

采用TAT通常必须按照规范规定将板简化为双向等代框架梁进行计算。

因此，在用PMCAD对无梁楼盖进行人机交互式建模架梁。

2.2.3精确计算法精确计算法就是不再对无梁楼盖进行人为的简化和等在众多的现代数值计算方法中，有限元法己在土木、机械制造、电子等领域得到了越来越广泛的应用。

非线性有限元法是分析求解复杂结构体系的一种强有力的数值解法，特别是在结构工程领域，对钢筋混凝土这种有明显非线性物理力学性质的介质进行三维空间问题的非线性分析，更能显示出优越性。

应用有限元法对钢筋混凝土空心板无梁楼盖进行非线性计算分析，可以得到大量有关混凝土和钢筋的应力、应变和位移值，生成直观的应力、位移的等值线图，确定模型的破坏荷载和开裂荷载，为建立现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖合理的力学模型和设计方法提供有力的理论依据。

以上3种方法，均是工程设计中的常用方法，因所取的计算模型不同，故计算结果也有所差异。

现结合实际工程，使用不同的计算方法计算无梁楼盖的配筋，判断无梁楼盖在不同的配筋方式下的区别与差异。

mmx600mm，无梁楼盖结构，板厚为300mm；板、柱材料均采用C30混凝土；楼面恒荷载为20lcN/rr12，活荷载为5.0kN／m2。

=1363.8kN-m同理求得：

M-1363.8kN-m。

依据内跨计算所得的柱上与跨中板带的跨中正弯矩和支座负弯矩结果如表2所示。

其中X方向与y方向的弯矩大小相等。

2板带各部位弯矩值kN-m^rchuec筋采用HRB400级钢筋，最小配筋率取p--0.2%），结果如表3通长加强配筋意义不大，可以仅在两柱上板带交接部位，即柱所示。

顶支承区域配置加强钢筋。

这样，可以保证结果安全，又可减表3板带各部位配筋计算少钢筋的使用。

依据这个原则，重新对板盖进行配筋，板盖采支座弯矩计算配筋面积实配意中弯矩计算配筋面积实配用双层双向通配14@200（A,=769mm2），柱顶支承部位加lW（kN'm）AJrrrrn2∥（kN.m）A,lmmz170.5187916@1005860214@200强配筋18@100（A,=2543mm2）。

614640旦照塑一51.2600—坚丝塑对比两种配筋方式可以看出，只在柱顶支承部位加强根据计算，板盖的实际配筋可以采用双层双向通配14@200，柱上板带双层加强16@200的配筋形式。

2）运用MIDAS软件计算无梁楼盖屋面板内力，可以得到bY向弯矩分布图无梁楼盖中间区格弯矩分布图从计算结果可以看出，MIDAS软件计算的结果与经验系数法求得的结果基本相似，无梁楼盖的弯矩较大部位集中出现在柱顶支承部位，板盖其余部位弯矩较小。

但柱顶支承部位的最大弯矩相比经验系数法得到的结果偏大。

同时，柱上板带跨中部位的弯矩与跨中板带差别不大。

因此对柱上板带进行的配筋方式相比在柱上板带整体加强的配筋方式大大降低了钢筋的用量，降低幅度在15%左右。

与此同时，柱顶支承部位却能承担更大的弯矩，提高了结构的安全性。

4结论从以上分析，我们可以得出以下结论：

无梁楼盖相对于普通梁板体系来说，在满足建筑功能净空要求的前提下，可以有效节约空间，同时可以减少相应的柱、墙高度以及土方开挖，减少了工程项目的资金投入。

2）由于柱上板带中弯矩只是集中于柱顶部位，可以仅在两柱上板带交接部位，即柱顶支承区域配置加强钢筋，这种配筋形式相比在柱上板带整体加强的配筋方式大大降低了钢筋的用量，降低幅度在15%左右，进一步节约经济开支，同时提高的对荷载的承载能力。

【参考文献】【IlGBJ1309-90钢筋混凝土升板结构技术规范[s].【2】李广斌．无梁楼盖结构设计及计算【J】，广东土木与建筑，2007（3）:

11-13.【3）PKPM系列软件在无梁楼盖结构中的应用【刀．PKPM新天地2000（3）:

2G28.【4】何文娟，方鹏，无梁楼盖设计探讨【J】．四川建筑，2010

（2）:

41-43.收稿日期l2013-01-30413板带各部位配筋计算实配意中弯矩计算配筋面积实配187916@10058640旦照塑一51.2600根据计算，板盖的实际配筋可以采用双层双向通配14@200，柱上板带双层加强16@200的配筋形式。

bY向弯矩分布图从计算结果可以看出，MIDAS软件计算的结果与经验系数法求得的结果基本相似，无梁楼盖的弯矩较大部位集中出现在柱顶支承部位，板盖其余部位弯矩较小。

但柱顶支承部位的最大弯矩相比经验系数法得到的结果偏大。

同时，柱上板带跨中部位的弯矩与跨中板带差别不大。

因此对柱上板带进行的配筋方式相比在柱上板带整体加强的配筋方式大大降低了钢筋的用量，降低幅度在15%左右。

与此同时，柱顶支承部位却能承担更大的弯矩，提高了结构的安全性。

4结论无梁楼盖相对于普通梁板体系来说，在满足建筑功能净空要求的前提下，可以有效节约空间，同时可以减少相应的柱、墙高度以及土方开挖，减少了工程项目的资金投入。

由于柱上板带中弯矩只是集中于柱顶部位，可以仅在两柱上板带交接部位，即柱顶支承区域配置加强钢筋，这种配筋形式相比在柱上板带整体加强的配筋方式大大降低了钢筋的用量，降低幅度在15%左右，进一步节约经济开支，同时提高的对荷载的承载能力。

参考文献】】李广斌．无梁楼盖结构设计及计算【J】，广东土木与建筑，2007（3）:

11-13.3）PKPM系列软件在无梁楼盖结构中的应用【刀．PKPM新天地2000（3）:

2G28.4何文娟，方鹏，无梁楼盖设计探讨【J】．四川建筑，2010

（2）:

41-43.

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1.混凝土无梁楼盖计算方法的探讨[J],熊志斌，熊刚，王庆华，罗晶

2.无粘结预应力钢筋混凝土无梁楼盖配筋计算[J],张维江

3.基于midas的地下车库无梁楼盖结构的配筋计算研究[J],万志强

4.预应力混凝土无梁楼盖配筋形式新探讨[J],

5.无梁楼盖计算的探讨[J],邬国联