建筑結構選型06-樓蓋

建筑結構選型第6章鋼筋混凝土平面樓蓋2/3/20231李廣軍6鋼筋混凝土平面樓蓋6.1概述6.2現(xiàn)澆肋梁樓蓋6.3密肋樓蓋結構6.4無梁樓蓋6.5無粘結預應力樓蓋6.6預制板樓蓋體系6.7其他類型樓蓋（自學）2/3/20232李廣軍樓蓋的主要結構功能：（1）把樓蓋上的豎向力傳遞給豎向結構；

（2）把水平力傳給豎向結構或分配給豎向結構；

（3）作為豎向結構構件的水平聯(lián)系和支撐；

6.1概述在建筑結構中的地位：在鋼筋混凝土高層中，混凝土樓蓋的自重約占總自重的50%--60%；投資：減小樓蓋的厚度、降低樓蓋自重；

建筑效果：建筑隔熱、隔聲、美觀2/3/20233李廣軍對樓蓋的結構設計要求：

（1）在豎向荷載作用下，滿足承載力和豎向剛度的要求；

（2）在樓蓋自身水平面內(nèi)要有足夠的水平剛度和整體性；

（3）與豎向構件有可靠的連接，以保證豎向力和水平力的傳遞；2/3/20234李廣軍混凝土樓蓋的劃分按施工方法可分為：現(xiàn)澆式樓蓋

裝配式樓蓋

裝配整體式樓蓋

按預加應力情況可分為：鋼筋混凝土樓蓋預應力混凝土樓蓋

按結構型式可分為：單向板肋梁樓蓋雙向板肋梁樓蓋井式樓蓋密肋樓蓋無梁樓蓋

2/3/20235李廣軍現(xiàn)澆混凝土樓蓋：整體性好，抗震性強，防水性強。適用情況：對布置有特殊要求的各種樓蓋，如多層廠房中需要布置重型機器設備或要求開設較復雜的孔洞。有抗動荷載作用的樓蓋。公共建筑的門廳部分，平面布置不規(guī)則局部樓蓋，防水要求較高的樓蓋。（如衛(wèi)生間、廚房等。）高層建筑及抗震結構2/3/20236李廣軍裝配式混凝土結構樓蓋：樓板采用混凝土預制構件優(yōu)點：便于工業(yè)化生產(chǎn)，在多層民用建筑；多層工業(yè)廠房應用。缺點：整體性、抗震性、防水性較差，不便于開設孔洞，故對高層建筑有抗震設防要求的建筑及使用要求防水，開設孔洞樓面不宜采用。2/3/20237李廣軍裝配整體式樓蓋：在預制樓蓋上整澆一層鋼筋砼整澆層。

整體性能較裝配式好，較現(xiàn)澆式節(jié)省模板、支撐。但此種樓蓋要進行二次澆灌，有時增加焊接工作量、施工進度、造價不利影響。

僅適用于荷載較大的多層廠房中，高層民用建筑及有抗震設防要求的建筑。2/3/20238李廣軍樓梯

雨蓬地下室底板擋土墻2/3/20239李廣軍由板、次梁、主梁組成。用梁將樓板分成多個區(qū)格,從而形成整澆的連續(xù)板和連續(xù)梁,板厚是梁高的一部分,故梁截面形狀為T形。由梁板組成的現(xiàn)澆樓蓋稱為肋梁樓蓋。板區(qū)格：板的四周支撐在次梁、主梁上，一般將四周由主、次梁支撐的板稱為一個板區(qū)格。6.2現(xiàn)澆肋梁樓蓋6.2.1概述2/3/202310李廣軍.

肋形樓蓋的板一般四邊都有支承，組成一個板格區(qū)。板上的荷載通過雙向受彎傳到支座上，由于板是一個整體，彎曲時板在任意一點處的撓度在兩個的豎向平面方向是相等的，因此，在短跨內(nèi)曲率較大，彎矩也較大，在長跨的豎向平面內(nèi)則相反。

單向板雙向板2/3/202311李廣軍定量計算：2/3/202312李廣軍①當時，得：②當時，得：③當時，得：2/3/202313李廣軍《規(guī)范》規(guī)定：混凝土板應按下列原則進行計算：

Ⅰ．兩對邊支承的板和單邊嵌固的懸臂板，應按單向板計算；Ⅱ．四邊支承的板（或鄰邊支承或三邊支承）應按下列規(guī)定計算：（1）當長邊與短邊長度之比≥3時，可按沿短邊方向受力的單向板計算；（2）當長邊與短邊長度之比≤2時，應按雙向板計算；（3）當長邊與短邊長度之比2～3之間時，宜按雙向板計算；

2/3/202314李廣軍1.單向板平面布置單向板、次梁和主梁的經(jīng)濟跨度為：單向板：（1.7～2.7）m次梁：（4～6）m主梁：（5～8）m受力合理、滿足建筑要求、方便施工

主梁沿橫向布置

主梁沿縱向布置

有中間走道6.2.2單向板肋梁樓蓋2/3/202315李廣軍2.單向板的受力特點單向板上的荷載主要沿短邊方向傳遞，沿長邊方向傳遞的荷載很少，受力鋼筋沿短邊方向布置，長邊方向只布置構造鋼筋。單向板肋形樓蓋構造簡單，施工方便，是整體式樓蓋結構中最常用的形式。因板、次梁和主梁為整體現(xiàn)澆，所以將板視為多跨超靜定連續(xù)板，而將梁視為多跨超靜定梁。其荷載的傳遞路線是：板→次梁→主梁→柱或墻?？梢姡喊宓闹ё鶠榇瘟海瘟旱闹ё鶠橹髁?，主梁的支座為柱或墻。6.2.2單向板肋梁樓蓋2/3/202316李廣軍3.單向板計算取小值2/3/202317李廣軍跨度：構件支座中心線之間的距離或定位軸線與支座中心線之間的距離。計算跨度：指在內(nèi)力計算時所采用的跨間長度。理論上計算跨度應取跨兩端支座處轉動點之間的距離。按彈性理論計算時，

中間跨計算跨度為支撐中心線之間的距離；

邊跨與支座反力分布有關（即與構件的擱置長度a、構件剛度有關）

（1）計算跨度：2/3/202318李廣軍當板、梁邊跨端部擱置在支承構件上中間跨：

（板和梁）邊跨：

取小值（板）取小值（梁）2/3/202319李廣軍（2）計算方法按彈性理論方法：

①截面間內(nèi)力的分布規(guī)律是不變的；

②任一截面內(nèi)力達到其內(nèi)力設計值時，認為整個結構達到其承載能力。

實際上：

①截面間內(nèi)力的分布規(guī)律是變化的。

②任一截面內(nèi)力達到其內(nèi)力設計值時，只是該截面達到其承載能力，出現(xiàn)了塑性鉸。只要整個結構還是幾何不變的，結構還能繼續(xù)承受荷載。2/3/202320李廣軍塑性鉸與理想鉸的區(qū)別

①理想鉸不能承受任何彎矩，而塑性鉸則能承受一定的彎矩（My≤M≤Mu）；②理想鉸集中于一點，塑性鉸則有一定的長度;③理想鉸在兩個方向都可產(chǎn)生無限的轉動，而塑性鉸則是有限轉動的單向鉸，只能在彎矩作用方向作有限的轉動。2/3/202321李廣軍對于超靜定結構，當結構的某個截面出現(xiàn)塑性鉸后，結構的內(nèi)力分布發(fā)生了變化，經(jīng)歷了一個重新分布的過程，這個過程成為“塑性內(nèi)力重分布”。（3）考慮塑性內(nèi)力重分布的意義內(nèi)力計算方法與截面設計方法相協(xié)調(diào)；充分利用結構的承載力，取得一定的經(jīng)濟效益。2/3/202322李廣軍（4）考慮內(nèi)力重分布的適用范圍下列情況不宜采用在使用階段不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p開展控制較嚴的混凝土結構；處于嚴重侵蝕性環(huán)境中的混凝土結構；直接承受動力和重復荷載的混凝土結構；要求有較高承載力儲備的混凝土結構。2/3/202323李廣軍1.雙向板平面布置形狀一般為方形或矩形；方形雙向板區(qū)格不宜大于5m×5m；矩形雙向板得短邊不宜大于4m。雙向板厚度：連續(xù)雙向板：≥l0/50（l0較小跨度）簡支雙向板：≥l0/45（l0較小跨度）6.2.3雙向板肋梁樓蓋2/3/202324李廣軍1.雙向板樓蓋結構平面布置在平面布置時，梁板一般均應布置成等跨或接近等跨（相鄰跨度之差不超過10％）。板上有墻時，注意墻下的相應位置設梁，避免由板直接承受較大的集中荷載或較大的線荷載。板上開洞，應考慮沿洞口四周布置小梁。主梁上次梁至少二根，可使主梁彎矩變化平緩，受力較有利。梁宜在整個建筑平面范圍內(nèi)拉通。樓蓋結構中，板的混凝土用量以占整個樓蓋混凝土用量的50%－70%，故板厚度取較小值。6.2.3雙向板肋梁樓蓋2/3/202325李廣軍2.雙向板的受力特點（1）雙向板受荷后第一批裂縫出現(xiàn)在板底中部，然后逐漸沿45°向板四角擴展，當鋼筋應力達到屈服點后，裂縫顯著增大。板即將破壞時，板面四角產(chǎn)生環(huán)狀裂縫，這種裂縫的出現(xiàn)促使板底裂縫進一步開展，最后板告破壞。雙向板的裂縫示意圖

6.2.3雙向板肋梁樓蓋2/3/202326李廣軍（2）雙向板在荷載的作用下，四角有翹曲的趨勢，所以，板傳給支承梁的壓力，沿板的長邊方向是不均勻的，在板的中部較大，兩端較小。（3）盡管雙向板的破壞裂縫并不平行于板邊，但由于平行于板邊的配筋其板底開裂荷載較大，而板破壞時的極限荷載又與對角線方向配筋相差不大，因此為了施工方便，雙向板常采用平行于四邊的配筋方式。（4）細而密的配筋較粗而疏的有利，采用強度等級高的混凝土較強度等級低的混凝土有利。2.雙向板的受力特點2/3/202327李廣軍3.雙向板計算簡圖板傳給梁的荷載：l01為板的短邊次梁和主梁的設計方法和構造要求同單向板肋梁樓蓋2/3/202328李廣軍6.3密肋樓蓋結構密肋樓蓋：

當肋梁樓蓋的梁（肋）間距較?。ㄆ淅唛g距離為0.5～1.0m）時稱為密肋樓蓋。

在相同條件下，密肋樓蓋梁高度減小，使大樓凈空增加。在密肋之間，可以放置填充物→密肋樓蓋下表面平整，可省去吊頂。6.3.1概述2/3/202329李廣軍6.3.2單向密肋樓蓋常用長寬比大于1.5，跨度不宜大于6.0m；肋梁高取l0/18～l0/20，寬一般為80～120mm；單向板密肋樓蓋的受力性能與單向板肋梁樓蓋的受力性能相似：荷載都是沿短跨方向傳遞到兩邊的肋上，但由于肋間距比較小，所承受的荷載也很小，所以肋的截面尺寸也較小2/3/202330李廣軍井字樓蓋：

當柱間距較大時，若用單向板肋梁樓蓋，梁高度很大，不經(jīng)濟→井字樓蓋：梁格布置成井字形，兩方向梁截面相同。梁間距比密肋樓蓋的肋間距大，井字樓蓋梁間距常采用1.0～1.5m。井字樓蓋梁的跨度3.5～6.0m。肋高取l0/20～l0/30，肋寬常用150～200mm。井字樓蓋常布置為方形、矩形或多邊形。

6.3.3雙向密肋樓蓋（井式樓蓋）1.結構布置2/3/202331李廣軍2.井字樓蓋的計算肋間距小于0.5m：按雙向板計算；板格區(qū)數(shù)大于5×5格，且肋間距不大于1.25m：按中點集中荷載作用時兩方向板帶撓度相等的原則計算出兩個方向的均布荷載q1和q2，再計算出兩個方向板帶的中點彎矩，從而計算出支承梁的跨中彎矩。板格區(qū)數(shù)小于5×5格或肋間距大于1.25m：荷載分配法。兩方向肋梁的撓度在交叉點相等。2/3/202332李廣軍2/3/202333李廣軍2/3/202334李廣軍2/3/202335李廣軍6.4無梁樓蓋（板柱結構）不設梁，而將板直接支承在柱上的樓蓋稱為無梁樓蓋。無柱帽有柱帽6.4.1概述2/3/202336李廣軍柱間無梁，樓面荷載由板直接傳遞到柱上；柱網(wǎng)一般為正方形或接近正方形，板雙向受力；與相同柱網(wǎng)尺寸的雙向板肋梁樓蓋相比，其板厚要大些（≥150mm）；為提高柱頂處板的受沖切承載力以及減小板的計算跨度，往往在柱頂設置柱帽；結構層厚度比肋梁樓蓋的?。话宓灼交?，可改善采光、通風和衛(wèi)生條件。樓層凈空高6.4.2體系特點2/3/202337李廣軍跨度：≤6m；板厚：無柱帽l0/30～l0/35，且≥150mm

有柱帽l0/32～l0/40，且≥120mm6.4.3結構布置柱帽形式：2/3/202338李廣軍不宜在地震區(qū)采用此結構6.4.4受力特點跨中板帶在中間部分產(chǎn)生正彎矩；在柱上板帶產(chǎn)生負彎矩。柱上板帶除承受自身范圍內(nèi)板的荷載外，還承受跨中板帶傳來的荷載，故正負彎矩均較大。2/3/202339李廣軍6.5無粘結預應力樓蓋張拉后與周圍混凝土發(fā)生縱向相對滑移的鋼筋叫做無粘結預應力筋。樓蓋內(nèi)鋼筋采用無粘結預應力筋的樓蓋。適用于大跨度的高層和超高層建筑樓蓋。優(yōu)點：平面空間布置靈活；樓層凈空大；樓板剛度大，撓度小，幾乎無裂縫；施工進度快，節(jié)約鋼材。缺點：施工工藝復雜，需專業(yè)的施工隊伍和施工設備。6.5.1概述2/3/202340李廣軍先張法：是在臺座或鋼模上先張拉預應力筋并用夾具臨時固定，再澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后，放張并切斷構件外預應力筋的方法。該法適用于生產(chǎn)中小型、直線配筋的預制預應力混凝土構件。6.5.2預應力的施加方法2/3/202341李廣軍

后張法：是先制作構件或結構，待混凝土達到一定強度后，在構件，或結構上張拉預應力筋的方法。后張法預應力施工，不需要臺座設備，靈活性大，廣泛用于施工現(xiàn)場生產(chǎn)大型、曲線配筋預制預應力混凝土構件和就地澆筑預應力混凝土結構。后張法預應力施工，又可分為有粘結預應力施工和無粘結預應力施工兩類。6.5.2預應力的施加方法2/3/202342李廣軍優(yōu)點：不開裂或延遲開裂、限制裂縫開展，使構件在重復荷載下的抗疲勞性能較好，提高結構的耐久性；合理、有效地利用高強鋼筋和高強混凝土，從而減小構件截面尺寸，減輕自重；提高結構或構件的剛度，使混凝土結構的應用范圍擴大；施加預應力是對結構作了一次檢驗，有利于保證工程質(zhì)量。6.5.3預應力混凝土構件的主要優(yōu)缺點2/3/202343李廣軍缺點：施工工序多，工藝復雜，需要專業(yè)施工隊伍；設計工作較繁重，需相應的施工設備和場地；施加的預應力需細心控制；構件延性降低；6.5.3預應力混凝土構件的主要優(yōu)缺點2/3/202344李廣軍單向板:跨度6～9m；雙向板:跨度7～12m；常用的無粘結預應力樓蓋最大跨度可達12m，自重可減輕15％左右。6.5.4無粘結樓蓋的技術經(jīng)濟指標（組成及布置）2/3/202345李廣軍裂縫控制標準◆一級：嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構件◆二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構件◆三級：允許出現(xiàn)裂縫的構件，但要限制裂縫的寬度根據(jù)裂縫控制等級控制預應力大小，預應力鋼筋與非預應力混合配筋。6.5.5無粘結預應力樓蓋的設計原則2/3/202346李廣軍6.6預制板樓蓋體系當樓蓋采用預制板時，可以節(jié)約模板，加快施工速度，提高工作效率。根據(jù)施工方法分為：裝配式；裝配整體式。2/3/202347李廣軍6.6預制板樓蓋體系裝配式樓蓋大致可分為：鋪板式、密肋式和無梁式等幾種。應用最為廣泛的為鋪板式樓蓋。6.6.1裝配式鋼筋混凝土樓蓋2/3/202348李廣軍常用的預制板有實心板、空心板、槽形板、T形板、夾心板等，一般均為本地區(qū)通用定型構件，由預制構件廠供應。6.6.1.1常用預制板的形式2/3/202349李廣軍（1）實心板實心板上下表面平整，制作簡單，適用于荷載及跨度較小的走廊板、樓梯平臺板、地溝蓋板等（圖）。（2）空心板空心板較實心板的自重輕，節(jié)省材料，且剛度大，隔音、隔熱效果亦好，但其板面不能任意開洞?？招陌宓目斩纯蔀閳A形、正方形、長方形、橢圓形等，多采用圓形孔（圖）。6.6.1.1常用預制板的形式2/3/202350李廣軍實心板跨度一般在1.2～2.4m，寬度為500～1000mm，板厚為50～100mm。2/3/202351李廣軍空心板的類型非預應力空心板板長一般在4.8m以內(nèi)，預應力空心板板長民用建筑在6.0m以內(nèi)，工業(yè)建筑可達7.5m。板長視開間或進深的大小而定，一般有2.4m、2.7m、……、6.0m，通常按300mm模數(shù)進級。常用的板寬為500、600、900mm及1200mm。板厚取值應考慮磚的模數(shù)，民用建筑常用的為120～180mm，工業(yè)建筑為240mm。2/3/202352李廣軍（3）槽形板槽形板有肋向下的正槽形板和肋向上的倒槽形板，如圖。槽形板有正槽板（肋向下）和反槽板（肋向上）兩種。正槽板受力合理，能充分利用板面砼受壓，但不能形成平整的天棚。反槽板受力性能差，能提供平整天棚，反槽板槽內(nèi)可鋪以保溫材料。夾心板通常做成自防水保溫屋面板，在兩層混凝土中間填充泡沫混凝土等保溫材料，將承重、保溫、防水三者結合在一起。2/3/202353李廣軍槽形板的類型槽形板可方便開洞，承載能力大，在工業(yè)建筑中采用較多，如工業(yè)廠房使用的大型屋面板（正槽板），板長6.0m，板寬1.5m、3.0m，板厚240mm，一般均為預應力槽板。2/3/202354李廣軍（4）T形板T形板有單T形板和雙T形板兩種。T形板的翼緣寬度為1500～2100mm，截面高度為300～500mm。T形板受力性能較好，能跨越較大空間，但整體剛度不如其他類型的板。T形板2/3/202355李廣軍一般混合結構房屋中的樓蓋梁往往是簡支梁或帶懸挑的簡支梁，也常采用連續(xù)梁。梁的截面形式見圖6.16。6.6.1.2裝配式梁2/3/202356李廣軍（1）橫墻承重；（2）縱墻承重結構平面布置方案6.6.1.3鋪板式樓蓋的布置2/3/202357李廣軍（3）縱橫墻承重（4）內(nèi)框架承重2/3/202358李廣軍裝配式樓蓋的連接包括板與板之間、板與墻（梁）之間以及梁與墻之間的連接。1.板與板的連接板與板的連接，一般應采用不低于C15的細石混凝土或M15的水泥砂漿灌縫，見圖6.6