楼盖结构分类及布置

1、2 钢筋混凝土楼盖结构设计2.1楼盖结构分类及布置楼盖（屋盖）是建筑结构重要的组成部分，在建筑结构中，混凝土楼盖的造价占到整个土建总造价的近30，其自重占到总重量的一半左右。因此，选择合适的楼盖设计方案，采用正确的方法，合理地进行设计计算，对于整个建筑结构都具有十分重要的意义。楼盖结构是主要由梁、板组成的结构体系，若有梁有板称作梁板结构或肋梁楼盖，若有板无梁称为无梁楼盖或板柱结构。另外，如筏板基础、阳台、雨棚、楼梯等结构构件都属于梁板结构。楼盖是建筑结构中的水平结构体系，它与竖向构件、抗侧力构件一起组成建筑结构的整体空间结构体系。它将楼面竖向荷载传递至竖直构件，并将水平荷载（风力、地震力）传到

2、抗侧力构件。根据不同的分类方法，可将楼盖分为不同的类别。2.1.1 楼盖分类按施工方法可将楼盖分为现浇楼盖、装配式楼盖、装配整体式楼盖。现浇楼盖整体性好、刚度大，具有较好的抗震性能，并且结构布置灵活，适应性强。但现场浇筑和养护比较费工，工期也相应加长。我国规范要求在高层建筑中宜采用现浇楼盖。近年来由于商品混凝土、混凝土泵送和工具模板的广泛应用，现浇楼盖的应用逐渐普遍。按照梁板的布置不同，可将现浇楼盖分为：1. 肋梁楼盖肋梁楼盖是由板及支撑板的梁组成。梁通常双向正交布置，将板划分为矩形区格，形成四边支撑的连续或单块板，如图2.1（a）（b）所示。受垂直荷载作用的四边支撑板，其两个方向均发生弯曲变

3、形，同时将板上荷载传递给四边的支撑梁。弹性理论的分析结果表明，当板的长边l01与短边l02的比值较大时，板上荷载主要沿短边方向传递，沿长边方向传递的很少。如图2.1所示一四边简支的矩形板，承受竖向均布荷载q的作用。现沿板跨中的两个方向分别切出单位宽度的板带，得到两根简支梁。根据板跨中的变形协调条件有： （2.1）式中、挠度系数，当两端简支时。I1、I2 l01、l02方向板带的换算截面惯性矩； q1、q2荷载在两个方向的分配值，有：q=q1+q2 （2.2） 如果忽略两个方向钢筋位置和数量不同的影响，取I1I2；由式（2.1）和（2.2）得到 ， 当l01/l02=2时，。图2.1 四边支承板

4、上荷载的传递通过上式我们可以看到，当l01/l022时，分配到长跨方向的荷载不到5.9 。为了简化计算，对长、短边比值较大的板，忽略荷载沿长边方向的传递，称其为单向板；而对长、短边比值较小的板，称其为双向板。混凝土设计规范（GB50010-2010）规定：1）两对边支撑的板应按单向板计算。2）对于四边支承的板，当l01/l023时，按单向板计算；当2 l01/l02 MAB，因此B支座变形发展快，直至受拉钢筋屈服。塑性阶段：B支座受拉钢筋屈服，中间塑性铰形成，MB接近MBu。随着荷载增长MB增长极小，基本保持MBu相应的荷载P1。继续加载，梁如同两根简支梁，如图2.10（c）所示，跨中弯矩增长

5、很快，直至跨中出现塑性铰，如图2.10（d）所示，此时梁成为机动体系破坏。设后加荷载为P2，则总荷载为P1+ P2，最终的弯矩如图2.10（d）所示，施加P2的过程，是内力重分布过程的一部分，也是塑性铰转动的过程。在超静定结构中，某一截面由于裂缝出现、钢筋与混凝土粘结破坏、钢筋屈服等原因，使截面内力分布与按弹性理论分析时有所不同的现象，称为内力重分布。上述内力重分布过程可概括为两个阶段：第一阶段发生在裂缝出现至塑性铰形成以前，主要是由于裂缝的出现和开展，使构件刚度变化引起的；第二阶段发生在塑性铰形成以后，是由于塑性铰的转动引起的。第二阶段的内力重分布较第一阶段的内力重分布明显。需要注意的是内力

6、重分布不同于应力重分布，应力重分布指截面中各个纤维层之间的内力变化规律，而内力重分布指结构中各个截面的内力变化规律，只有超静定结构具有内力重分布的特性。3. 弯矩调幅法连续梁板考虑内力重分布的计算方法很多，如弯矩调幅法、极限平衡法、塑性铰线法等，目前工程上应用较多的是弯矩调幅法。如上图2.10两跨连续梁，按弹性理论的分析方法：在集中荷载作用下，支座B的弯矩MB为0.188Pl，跨中弯矩MAB为0.156Pl，结构的荷载与内力为线性关系。B支座受拉钢筋屈服，中间塑性铰形成，MB接近MBu。结构达到极限承载力，假定此时结构承受的荷载为P1。按塑性理论的分析方法：该梁在荷载P1的作用下，结构只是在B

7、支座出现塑性铰，而此时跨中截面实际产生的弯矩MAB尚小于MABu，结构并未丧失承载力，仍能继续承载，此时继续加载，梁如同两根简支梁，当跨中截面弯矩为0.156P1 l + P2 l =0.188 P1l，跨中截面形成塑性铰，达到极限承载力，所以P2=0.128 P1，即按塑性理论的分析方法，该梁所能承受的极限荷载增加了0.128 P1。若在设计时直接按弹性方法计算的截面内力进行配筋，则支座和跨中可能同时形成塑性铰，不会发生内力重分布，若人为的将支座截面弯矩值降低进行配筋，让支座截面先出现塑性铰，使结构产生内力重分布，可以减小结构的钢筋用量，这就是弯矩调幅法。所谓弯矩调幅法就是将结构按照弹性方法

8、所求得的弯矩值进行适当的下调，以考虑内力重分布的影响。即 M （1）Me (2.6) 式中：M调幅后的弯矩设计值；Me按弹性方法计算得的弯矩设计值；截面的弯矩调幅系数。结构考虑塑性内力重分布的分析方法具体步骤如下：（1）按弹性理论计算连续梁、板在各种最不利荷载组合时的结构内力值，绘制连续梁、板的弯矩和剪力包络图。（2）一般首先确定结构支座截面塑性弯矩值，弯矩调幅系数15% 25%。塑性弯矩值M塑= (1 - ) M弹，M弹为按弹性理论计算的支座截面弯矩值。（3）结构支座截面塑性铰的塑性弯矩值确定之后，超静定连续梁、板结构内力计算就可转化为多跨简支梁、板结构的内力计算。各跨简支梁、板分别在折算恒

9、荷载g，折算恒荷载加折算活荷载( g+ q) 与支座截面调幅后塑性弯矩共同作用下，按静力平衡计算支座截面最大剪力和跨内截面最大正、负弯矩值( 绝对值)，即可得各跨梁、板在上述荷载作用下，考虑塑性内力重分布的弯矩和剪力。由塑性理论可知，超静定结构内力重分布的关键在于按预期的顺序形成足够的有一定转动能力的塑性铰，所以采用弯矩调幅法计算连续梁板时，应遵循以下原则：（1）钢筋宜用HRB400和HRB500级热轧钢筋，也可采用HPB300 和HRB335级热轧钢筋；混凝土强度等级宜在C20C45范围；设计中应满足。（2）调幅需使结构满足刚度、裂缝要求，不使支座过早出现塑性铰，调幅值一般不大于25%。调幅

10、后，当承受均布荷载时，所有支座及跨中弯矩的绝对值M应满足： (2.7)（3）调幅后应满足静力平衡条件，即调整后的每跨两端支座弯矩平均值与跨中弯矩之和（均为绝对值），不小于该跨满载时（恒+活）按简支梁计算的跨中弯矩M0的1.02倍，即： (2.8) （4）在可能产生塑性铰的区段，即考虑弯矩调幅后，连续梁下列区段：对于集中荷载，支座边至最近一个集中荷载之间的区段；对于均布荷载，取支座边至距支座边1.05 h0的区段（h0是截面有效高度），算得的箍筋用量一般应增大20。为了避免斜拉破坏，箍筋的配筋率应满足式（2.9）； sv (2.9)根据上述结构考虑塑性内力重分布的分析方法，对于承受均布荷载的等跨

11、、等截面连续梁板，结构各控制截面的弯矩和剪力设计值可按公式（2.10）和 （2.11）计算： (2.10) (2.11)式中：M考虑内力重分布的弯矩系数 见表2.4；V考虑内力重分布的剪力系数 见表2.5；g 、q均布恒载、活载设计值；l0计算跨度；ln净跨度。 连续梁、板的弯矩系数M 表2.4支承情况截面位置端支座边跨跨中离端第二支座离端第二跨跨中中间支座中间跨跨中搁置在墙上0两跨连续：多跨连续：梁与梁整浇连接板梁与柱整浇连接 连续梁、板的弯矩系数V 表2.5 荷载情况边支座情况截面边支座内侧离端第二支座外侧离端第二支座内侧中间支座外侧中间支座内侧均布荷载搁置墙上0.450.600.550.

12、550.55梁与梁或柱整体连接0.500.55上表中对于均布荷载作用下的等跨度、等截面连续梁板的弯矩系数和剪力系数，是根据5跨连续梁、板，活荷载和恒荷载的比值q/g=3，弯矩调幅系数大致为15%25%左右等条件下确定的。如果结构荷载q/g=1/35，结构跨数大于或少于5跨，各跨跨度相对差值小于10%时，上述系数原则上仍可适用。但对超出上述范围的连续梁板，结构内力计算应按考虑塑性内力重分布的方法自行调幅计算。现以均布荷载作用下5 跨等跨度、等截面连续梁为例，说明采用弯矩调幅法求得截面弯矩系数的方法。设连续梁边支座为铰接；可变荷载与永久荷载值比q/ g = 3，则g + q=q g + q = 4

13、 g 所以 折算恒载 折算活载 按弹性理论分析方法，要使第二内支座B支座截面产生最大负弯矩（绝对值）时，活荷载应布置在1、2 、4 跨，则相应的弯矩为： 按规程：边跨支座截面弯矩调幅系数= 19. 5% ，塑性弯矩值为： 等跨连续梁B支座截面塑性弯矩已知后，超静定连续梁的第一跨梁则成为简支梁，在均布荷载（ g+ q）与B支座截面弯矩MB共同作用下，相应第一跨内最大正弯矩出现在剪力为零的截面，假设该截面距端支座x处，根据梁静力平衡条件： 得x = 0. 409 l ，其弯矩为: 结构按弹性理论分析方法，第一跨梁跨中截面产生最大正弯矩时，可变荷载布置在1、3、5跨，其值为：M1取M1max按和M1

14、两者中的较大值，作为跨内截面的弯矩设计值，均布荷载作用下5 跨等跨度、等截面连续梁其他截面弯矩计算系数按类似方法确定。连续梁支座截面剪力值取按弹性理论与塑性理论计算的较大值，进行斜截面受剪承载力设计。2.2.3 单向肋板梁楼盖的截面设计与配筋构造1.板的截面设计与配筋构造（1）板的截面设计连续板一般可按塑性理论计算，由于跨高比l/h较大，一般情况下总是M/MuV/Vu，即结构设计由弯矩控制，应按弯矩计算纵向钢筋用量；因此板一般不必进行受剪承载力计算。但对于跨高比l/ h 较小、荷载很大的板，如人防顶板、筏片底板结构等，还应进行板的受剪承载力计算。连续板达到极限状态时，板支座截面的开裂区在板的上

15、部，板跨中截面的开裂区在板的下部，使其跨中和支座之间的受压混凝土的轴线形成一个拱，如果板的周边有限制板水平位移的梁，即板的支座不能自由移动时，在荷载作用下将产生沿板平面方向的横向推力，如图2.11所示。这种拱的作用可减小板中各计算截面的弯矩，提高板的实际承载能力。考虑这种有利影响，规范规定：对于四边与梁整体连接的板，其跨中截面和支座截面弯矩值可折减20。 图2.11 连续板的拱作用单向板截面计算时，h0通常取为h0h20mm，h为板厚，板的截面计算取1m宽的板带，按照单筋矩形截面进行设计。对于单向板仅计算短跨方向，而长跨方向按构造配筋。（2）板的受力钢筋板中受力钢筋的间距，当板厚h150mm时

16、，不宜大于200mm；当板厚h150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。连续板中的受力钢筋可采用弯起式或分离式配筋，均布荷载作用下的钢筋混凝土连续板，若板的计算跨度相对差值不超过20%或板的各跨荷载相差不大时，确定纵向钢筋的弯起和截断时，可不必做结构内力图及材料图。如图2.12所示，采用弯起式配筋时，跨中正弯矩钢筋可在距支座边ln /6（ln为板的净跨度）处弯起1/32/3，以承受支座负弯矩，如果钢筋截面面积不满足支座截面的要求，可另加钢筋补足。弯起式配筋与分离式相比钢筋的锚固较好，且节约钢材，但施工较复杂；而分离式配筋锚固较差，但设计和施工都很方便，工程中常采用分离式配筋方式。采

17、用分离式配筋的多跨板，板底钢筋宜全部伸入支座。简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于钢筋直径的5倍，且宜伸过支座中心线。当连续板内温度、收缩应力较大时，伸入支座的长度宜适当增加。支座处的负弯矩钢筋，可在距支座边a处截断，a的取值为：当 q/g3时，al0/4当 q/g3时，al0/3此处g、q为板单位长度的恒荷载、活荷载；l0为板的计算跨度。图2.12连续板的配筋(a) 一端弯起式； (b) 两端弯起式； (c)分离式（3）板中构造钢筋单向板除了沿短跨方向配置受力钢筋外，还应在垂直于受力钢筋的方向设置分布钢筋。单位宽度上的配筋不宜小于单位宽度上受力钢筋的15，且配筋率不宜小于

18、0.15；分布钢筋的直径不宜小于6mm，间距不宜大于250mm；对集中荷载较大的情况，分布钢筋的配筋面积尚应增加，且间距不宜大于200mm。按简支边或非受力边设计的现浇混凝土板，当与混凝土梁、墙整体浇筑或嵌固在砌体墙内时，应设置板面构造钢筋，并符合下列要求： 1）钢筋直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm，且单位宽度内的配筋面积不宜小于跨中相应方向板底钢筋截面面积的1/3。与混凝土梁、混凝土墙整体浇筑单向板的非受力方向，钢筋截面面积尚不宜小于受力方向跨中板底钢筋截面面积的1/3。 2）钢筋从混凝土梁边、柱边、墙边伸入板内的长度不宜小于l0/4，砌体墙支座处钢筋伸入板内的长度不宜小于l0/7

19、，其中计算跨度l0对单向板按受力方向考虑，对双向板按短边方向考虑。 3）在楼板角部，宜沿两个方向正交、斜向平行或放射状布置附加钢筋。在两边嵌固于墙内的板角部分应配置双向上部构造钢筋，伸入板内的长度从墙边算起不宜小于l0/4。 4）钢筋应在梁内、墙内或柱内可靠锚固。2. 连续梁的截面设计和构造要求对肋梁楼盖中的梁，应进行正截面和斜截面的承载力和配筋计算，承受正弯矩的截面应按T形截面进行计算，承受负弯矩的截面应按矩形截面进行计算。钢筋混凝土梁中纵向受力钢筋的直径，当梁高h300mm时，不应小于10mm，当梁高h300mm时，不应小于8mm。梁上部纵向钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d；

20、下部纵向钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和d。梁的下部纵向钢筋配置多于两层时，两层以上钢筋水平方向的中距应比下面两层的中距增大一倍。各层钢筋之间的净距不应小于25mm和d，d为钢筋最大直径梁纵向受力钢筋的截断和弯起，原则上应该按内力包络图确定，对于均布荷载作用下的等截面连续梁，若各跨跨度相对差值不超过20，可变荷载与永久荷载之比q/g3时，也可按照图2.13的构造规定确定截断或弯起。图2.13中ln为梁的净跨度，d为相应钢筋直径，h为梁截面高度。梁内架立钢筋的直径：当梁的跨度小于4m时，直径不宜小于8mm；当梁的跨度为46m时，不应小于10mm；当梁的跨度大于6m时，直径不宜小于12mm。

21、 图2.13 等跨连续次梁的配筋构造在主梁支座处，由于板、次梁和主梁的负弯矩钢筋相互交叉重叠，主梁钢筋一般均在次梁钢筋的下部，使主梁的截面有效高度有所减小。在进行主梁支座截面承载力计算时，截面的有效高度h0一般取为：单排钢筋 h0h（5060mm）；图2.14主梁支座截面纵筋位置双排钢筋 h0h（7080mm）；h为主梁截面高度，如图2.14所示。在混凝土梁中宜采用箍筋作为承受剪力的钢筋，对截面高度h800mm的梁，其箍筋直径不宜小于8mm；对截面高度h800mm的梁，其箍筋直径不宜小于6mm。梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径尚不应小于d/4，d为纵向受压钢筋最大直径。梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋应符合以下规定： 1）箍筋应做成封闭式，且弯钩直线段长度不应小于，为箍筋的直径。 2）箍筋的间距不应大于15，并不应大于400mm。当一层内的纵向受压钢筋多于5根且直径大于18mm，箍筋间距不应大于10，为纵向受压钢筋的最小直径。 3）当梁的宽度大于4