【摘要】無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系又稱板柱結(jié)構(gòu)體系，這是相對梁板結(jié)構(gòu)體系而言的。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，無梁樓蓋作為一種常見的樓蓋形式已廣泛應(yīng)用于各類建筑中。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，無梁樓蓋作為一種常見的樓蓋形式已廣泛應(yīng)用于各類建筑中。本文闡述了無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算方法和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，希望能為以后無梁體系在工程中的應(yīng)用提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】有梁體系；無梁體系；特點(diǎn)；應(yīng)用范圍

引言

無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系又稱板柱結(jié)構(gòu)體系，這是相對梁板結(jié)構(gòu)體系而言的。在我國，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系是近年來發(fā)展較為迅速的一項(xiàng)建筑結(jié)構(gòu)新技術(shù)。較之傳統(tǒng)的密肋梁結(jié)構(gòu)體系它具有整體性好、建筑空間大，可有效地增加層高等優(yōu)點(diǎn)。并且，采用無梁樓蓋體系的建筑物的地震效應(yīng)也要明顯小于層高較大的梁板結(jié)構(gòu)體系的建筑物。在施工方面，采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系的建筑物具有施工支模簡單、樓面鋼筋綁扎方便，設(shè)備安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，從而大大提高了施工速度。因此，采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.無梁結(jié)構(gòu)體系相比于有梁結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)：

1.1對任一建筑物來講，都要對選擇的樓蓋體系方案的各個(gè)因素進(jìn)行綜合考慮，這些因素包括：建筑空間的功能需求、結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定的樓蓋支撐條件、荷載的大小等。如果建筑物高度與層高某種因素受限制而無法得到滿意的使用空間高度時(shí)，可以考慮選用無梁樓蓋作為增加使用空間高度相當(dāng)有效的方法之一，在城市規(guī)劃限制房屋總高度的條件下能爭取增加層數(shù)，可多得到建筑面積以取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。因此無梁樓蓋結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用在商場、寫字樓、車庫、地下室、多層廠房等各類建筑之中。

1.2無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)：無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的另外一個(gè)名稱是板柱結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用于板柱結(jié)構(gòu)和板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)中。與普通梁板結(jié)構(gòu)體系相比，它的優(yōu)點(diǎn)為：凈空利用率高，造型美觀，有利于通風(fēng)、便于布置管線和施工，用于地下室等結(jié)構(gòu)中在滿足相同凈空要求的前提下能有效減少建筑層高進(jìn)而能夠減少土方開挖量；在施工方面，采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系的建筑物具有施工支模簡單、節(jié)約模板，樓面鋼筋綁扎方便，設(shè)備安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.無梁樓蓋設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

2.1無梁樓蓋的柱網(wǎng)一般布置成正方形或矩形，以正方形比較經(jīng)濟(jì)，通常跨度為6米左右；

2.2無梁樓蓋的柱網(wǎng)在每一方向不得小于三跨，以保證結(jié)構(gòu)有足夠的側(cè)向剛度；

2.3無梁樓蓋的厚度由受彎和受沖切計(jì)算確定，且不應(yīng)小于150，板的厚度與柱網(wǎng)區(qū)格長邊計(jì)算跨度0的比值為：無柱帽時(shí)，h/0不小于30，有柱帽時(shí)，h/0不小于35；

2.4無梁樓蓋的周邊應(yīng)設(shè)圈梁，圈梁高度不小于板厚度的2.5倍；

2.5無梁樓蓋柱帽的設(shè)置及尺寸一般由建筑美觀要求和板的抗沖切承載力控制。

3.無梁樓蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算：

3.1無梁樓蓋的整體三維計(jì)算

無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算可通過PKPM軟件中的TAT軟件或SATWE軟件進(jìn)行。當(dāng)然，這兩個(gè)軟件對無梁樓蓋在三維計(jì)算中的建模處理是不一樣的：

在TAT軟件中，對于無梁樓蓋結(jié)構(gòu)來說，由于沒有梁和柱子相連，一般我們必須按照規(guī)范中的規(guī)定將板簡化為雙向等代框架梁進(jìn)行計(jì)算。因此，在用PMCAD對無梁樓蓋進(jìn)行人機(jī)交互式建模時(shí)，首先應(yīng)確定等代框架梁的寬、高，也即確定等代框架梁的剛度。一般來說，等代框架梁的剛度由板寬決定：我們通常取柱距的1 /2板寬為等代框架梁的寬、高。確定等代框架梁的剛度之后，再將等代框架梁作為普通的主梁輸入。

在采用SATWE軟件分析無梁樓蓋結(jié)構(gòu)時(shí)，由于SATWE軟件具有考慮樓板彈性變形的功能，可以采用彈性樓板單元較為真實(shí)的模擬樓板的剛度和計(jì)算變形。尤其是在2 001年4月以后的版本中增加了一種能真實(shí)計(jì)算樓板平面內(nèi)和平面外的剛度的樓板假定：彈性板6。因此我們就不用將樓板簡化為雙向等代框架梁體系了，而是直接對無梁樓蓋體系進(jìn)行三維分析計(jì)算。當(dāng)然，我們還必須在建模時(shí)進(jìn)行一定的處理：在PMCAD人機(jī)交互式輸入時(shí)，在以前需輸入等代框架梁的位置上布置截面尺寸為100*100的矩形截面虛梁。

3.2樓蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算

無梁樓蓋的整體分析計(jì)算完成后，我們可以利用SATWE軟件中的“復(fù)雜樓板有限元計(jì)算”SLABCAD模塊進(jìn)行樓蓋的分析計(jì)算。

首先點(diǎn)取“生成樓板有限元分析數(shù)據(jù)”菜單來生成有關(guān)的計(jì)算數(shù)據(jù)，并將相應(yīng)的計(jì)算條件及計(jì)算參數(shù)進(jìn)行定義。如果是預(yù)應(yīng)力樓板的話還應(yīng)將預(yù)應(yīng)力參數(shù)選取。

當(dāng)然，此時(shí)必須注意的是：由于有限元的計(jì)算原理所致，對于樓板的有限元?jiǎng)澐珠L度不一樣可能會(huì)對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

同時(shí)我們還可補(bǔ)充輸入無梁樓蓋的其它數(shù)據(jù)，如樓板的洞口及柱帽等特殊構(gòu)件。并可對樓板不同部位的板厚進(jìn)修改。 同時(shí)，我們還可以在樓板上添加任意的荷載，包括在PMCAD建模時(shí)無法輸入的板上的任意線荷載及點(diǎn)荷載。此外，我們還可以輸入支座沉降及約束等補(bǔ)充數(shù)據(jù)。SLABCAD的補(bǔ)充數(shù)據(jù)輸入完畢后我們就可以通過“有限元分析和計(jì)算”菜單對無梁樓蓋進(jìn)性設(shè)計(jì)計(jì)算了。對無梁樓蓋的計(jì)算內(nèi)容主要包括樓板的內(nèi)力、位移、配筋計(jì)算及板的沖切驗(yàn)算等。計(jì)算完畢后再通過“分析結(jié)果圖形顯示”菜單查詢其計(jì)算結(jié)果。

最后，必須指出的是：對于現(xiàn)代高層建筑中比較常見的厚板轉(zhuǎn)換層的計(jì)算也可像無梁樓蓋結(jié)構(gòu)一樣進(jìn)行類似的處理計(jì)算。但是如果要在SATWE軟件中計(jì)算厚板轉(zhuǎn)換層時(shí)，在使用PMCAD進(jìn)行人機(jī)交互式輸入時(shí)必須注意：除了要像無梁樓蓋結(jié)構(gòu)一樣要輸入虛梁以外，層高的輸入有所改變。應(yīng)將厚板的板厚均分給與其相鄰兩層的層高。即取與厚板相鄰的兩層層高分別為其凈空加上厚板的一半板厚：如第i 層有厚度為Bt的厚板，在PMCAD交互式輸入中，則第i層的板厚輸入值為Bt，層高為Hi+Bt/2，第i+1層的層高為Hi+1+Bt/2。

4.板柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

要問無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，筆者以為當(dāng)屬板柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。前已所述，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)板柱節(jié)點(diǎn)的破壞屬脆性的沖切破壞，且在水平荷載作用下，板柱節(jié)點(diǎn)部位會(huì)產(chǎn)生不平衡彎矩，不平衡彎矩在板柱間的往復(fù)作用，會(huì)大大消弱板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切承載能力。有關(guān)板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切驗(yàn)算現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范【3】已作詳細(xì)規(guī)定，在此不作論述，此處筆者僅根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及所搜集到的資料，對提高板柱節(jié)點(diǎn)抗沖切承載力的措施作以歸納，簡述如下：

4.1結(jié)構(gòu)布置時(shí)，盡量將無梁樓蓋結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)成剛性方案，使水平荷載集中地由抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，減小板柱節(jié)點(diǎn)部位由水平荷載產(chǎn)生的往復(fù)彎矩；

4.2結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)在無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的周邊設(shè)置邊梁，利用邊柱受扭卸去邊柱、角柱板柱節(jié)點(diǎn)內(nèi)由豎向荷載產(chǎn)生的一部分彎矩和剪力；縱橫方向的柱網(wǎng)尺寸不應(yīng)相差太大；每一方向的柱網(wǎng)不宜小于三跨；

4.3設(shè)置抗沖切鋼筋提高板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切承載力，抗沖切鋼筋有箍筋和吊筋；

4.4內(nèi)埋鋼結(jié)構(gòu)抗剪鍵，提高板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切承載力，抗剪鍵可采用型鋼制作，常用工字鋼。構(gòu)件的翼緣寬厚比和腹板高厚比應(yīng)滿足規(guī)范要求。

4.5當(dāng)柱網(wǎng)尺寸較大時(shí)設(shè)置柱帽或托板；

5.結(jié)語

在具體工程中采用何種樓蓋形式應(yīng)綜合具體建筑條件和場地條件以及施工條件等多方面考慮，才能充分發(fā)揮各種樓蓋的優(yōu)勢，提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]北京市建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室主編，防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊。中國建筑工業(yè)出版社，2008年12月第一版。

[2]中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010），中國建筑工業(yè)出版社，2011年5月。