无梁楼盖结构计算分析与研究

2020年12月

Building Structure

建筑结构建 筑 技 术 开 发

Building Technology Development无梁楼盖结构计算分析与研究

刘兴才，王 博，王志芳，刘正雄

（中国中元国际工程有限公司，北京 100089）

［摘 要］近年来，国内无梁楼盖结构顶板塌落、结构受损事故频发，造成了大量的财产损失和人员伤亡，除了设计过程施工荷载考虑不足外，施工荷载增加、堆载未按要求堆放或后期擅自改变功能导致实际荷载远远大于设计荷载，也是导致顶板开裂甚至坍塌的主要原因。采用国内常用的3种软件，针对不同工况下的无梁楼盖进行模拟计算，通过多种工况下不同软件的相互验算，得出了无梁楼盖结构和跨度及荷载的曲线关系，为无梁楼盖结构的设计提供了参考。［关键词］无梁楼盖；荷载；多工况［中图分类号］TU 375　　　　　［文献标志码］A　　　　　［文章编号］1001–523X（2020）23–0008–03

Calculation，Analysis and Research of Beamless

Floor Structure

Liu Xing-cai，Wang Bo，Wang Zhi-fang，Liu Zheng-xiong

［Abstract］In recent years，the roof collapse and structural damage accidents of domestic beamless floor structure occur frequently，which cause a lot of property loss and casualties.In addition to the insufficient consideration of construction load in the design process，the construction load increases，the stacking load is not stacked according to the requirements，or the function is changed arbitrarily in the later stage，which leads to the actual load far greater than the design load，which is also the main cause of roof cracking and even collapse reason.In this paper，three kinds of software commonly used in China are used to simulate the beamless floor under different working conditions. Through the mutual checking calculation of different software under various working conditions，the curve relationship between the structure，span and load of the beamless floor structure is obtained，which provides a reference for the design of today,s beamless floor structure.［Keywords］beamless floor；load；multiple working conditions在国内外的多个地库建筑中，由于无梁楼盖没有框架梁的影响，相对建筑层高较高，有效空间大，同时，平滑的底板有利于复杂管线的布置，因此无梁楼盖的应用比较广泛。本文通过对实际工程中地下车库常见轴网布置和覆土厚度进行组合，得出各种不同工况的无梁楼盖结构的典型实例，并进行分析和优化设计，得出各工况下的合理结构布置及配筋量等不同的数据，为无梁楼盖的结构设计提供了参考，提高了设计效率。

时可在无梁楼盖的柱间楼板布置暗梁，使整个结构的整体性得到保证。无梁楼盖的传力路径比较简单，荷载一般按以下路径传递：楼板→柱帽→柱→基础→地基。从结构的传力路径来看，板柱节点处容易形成集中受力区域，集中力较大时，如果柱帽或者托板厚度不满足设计要求，会产生柱对于板的冲切破坏。

无梁楼盖结构在楼板出现裂缝之前，混凝土结构处于弹性工作阶段；随着荷载增加，在托板柱帽的顶部出现裂缝，荷载继续增加，裂缝不断发展，慢慢在跨中中部出现成批的相互正交底板裂缝，且平行于柱列轴线。当无梁楼盖体系即将破坏时，在柱帽顶或者托板顶的裂缝及柱列轴线上的板顶裂缝和跨中的板底裂缝中出现一些贯通的裂缝，此时，受拉钢筋屈服，同时，受压区的混凝土压应变达到极限应变值，最终导致楼板破坏。

根据规范的相关规定，具体的公式如下：

tpyvsv1 研究背景及意义

无梁楼盖结构是由柱、柱帽和楼板组成的一种板柱结构，该板柱结构一般是双向受力的构件。钢筋混凝土板直接支承在柱帽或者托板上，与相同柱网尺寸的框架结构相比，其板厚会增加很多。柱帽和托板有利于提高柱顶处平板的受冲切承载力及减小板的计算跨度。由于无梁楼盖结构的板底平整，因此可直接粉刷做成天花板，减少不必要的吊顶成本，同时安装机电管线设备相对灵活。近年来，无梁楼盖结构体系在地下结构中得到了广泛的应用。在进行地震作用分析时发现无梁楼盖体系的地震效应在某些工况下要小于层高较大的梁板结构体系。无梁楼盖结构体系在施工过程中的优势更加明显，模板工程施工简单、楼面钢筋绑扎方便，跨度相同的无梁楼盖容易采用重复模板施工，节省了施工周期。

本文对所有试算工况的板厚及配筋量结果进行统计整理。同时通过YJK计算软件、SLABCAD及理正等不同的结构设计软件分别进行了试算分析，通过相互验证、对比分析最终得出了大数据表格，为今后该类设计提供了可靠的参考。

Et 1.5VWt1󰀝0.5Tbh00.25Vpc.m)Kumh0Flİ(0.7EhftK1 0.4󰀜K2 0.5󰀜1.2Es4um2 无梁楼盖结构体系的受力特点

无梁楼盖结构体系主要由楼板、柱帽或者托板组成，同

收稿日期：2020–08–12作者简介：刘󰀃兴才（1985—），男，山东利津人，工程师，主要研究方向

为建筑结构设计。

Dsh0冲切计算时，冲切力为柱顶的轴力减去冲切锥范围内的板的荷载。对于柱帽冲切计算的人防荷载组合按照人防规范进行，这样避免了人防荷载组合下柱帽或托板总计算不过关、须采用过大尺寸的问题。

·8·

Building Technology Development建 筑 技 术 开 发3 计算过程

Building Structure

50.00配筋/（kg/m2）45.0040.0035.0030.0025.0020.00

300

320

340360板厚/mm

380

400

建筑结构

第47卷第23期

2020年12月

无梁楼盖的计算方法较多，在按弹性理论计算方法中，最常用的是经验系数法和等效框架法。经验系数法又称总弯矩法或直接设计法。该方法先计算2个方向的截面总弯矩，再将截面总弯矩分配给同一方向的柱上板带和跨中板带。等效框架法是把整个结构体系分别沿纵、横柱列两个不同的方向划分，将这2个方向的板带近似为纵向等效框架和横向等效框架，分别进行计算分析。其中等效框架梁就是各层的柱上板带或者暗梁。在板柱结构中，无梁楼盖的每个区格板是四点支承板，柱间的柱上板带（包括暗梁的情况）是有竖向位移的，SLABCAD理正盈建科

图2 1.5 m覆土荷载下板厚和配筋量曲线示意

45.00其是跨中板带的弹性支承，因此荷载往各支承点传递，不存在荷载在两个方向分配的问题。

本文采用现在工程中常用的结构计算软件PKPM、YJK及结构构件计算软件理正进行对比分析。这3种软件都是在结构设计中常用的软件，在准确性方面都有较可靠的依据。通过对实际工程中地下车库常见轴网布置和覆土厚度进行组合，得出各种不同工况的无梁楼盖结构的典型实例，并进行分析和优化设计，得出各工况下的合理结构布置及配筋（表1），为地下室无梁楼盖设计和前期方案配合提供参考。

表1 计算参数

基本柱网/m5.4×8.1

7.8×7.8

8.1×8.1

8.4×8.4

基本跨数推荐7×7网格布置，边跨无悬挑

可变荷载/（kN/m2）10

覆土厚度/m1.2

1.5

1.8

3.0

抗震等级四级钢筋等级HRB400外墙尺寸/mm300混凝土强度C35柱截面/mm600×600层高/mm

3 500

通过3种常用的计算软件对常规地库柱网（7.8 m×7.8 m, 8.1 m1.5 m,1.8 m, ×8.1 m, 3.0 m8.4×8.4 m, ）下的工况进行计算分析，从而对分析结果5.4 m×8.1 m）在不同覆土厚度（1.2 m, 进行比较，得出最合理的。

4 计算结果对比分析

4.1 软件结果对比分析

图1~图4为3种软件配筋量结果的对比分析。纵轴为每平方米的钢筋量，横轴为不同工况对应的板厚。按不同软件在不同工况下的配筋量计算结果进行数据统计，鉴于工况数量较多，本文选取7.8 m跨度下不同荷载工况的结果进行分析。

45.002）40.00m/gk（35.00SLABCAD/筋配30.00理正盈建科

25.0020.00

300

320

340360380

400

板厚/mm

图1 1.2 m覆土荷载下板厚和配筋量曲线示意

从图1~图4各图中可看出，在普通工况下的计算过程中，尽管3种软件的计算原理有所差异，但最终得出的结果却非常接近，差距在5%以内。因此在非人防工况下，3种软件的计算结果可靠性都比较高。此外，随着板厚的增加，钢筋含量逐渐降低。

4.2 不同工况钢筋量的对比分析

通过对不同软件和不同工况的计算结果进行整理分析，

）40.002m/gk（35.00SLABCAD/筋理正配30.00盈建科

25.0020.00

350

360

370380390400

板厚/mm

图3 1.8 m覆土荷载下板厚和配筋量曲线示意

60.0055.00）2m50.00/gk45.00SLABCAD/（筋40.00理正配35.0030.00盈建科

25.0020.00

350

370

390

410430

450

板厚/mm

图4 3.0 m覆土荷载下板厚和配筋量曲线示意

绘制出了相应的钢筋量统计柱状图，能比较直观地反映出各种工况对应的结果（图5、图6）。

36.00

/量筋）34.002钢m32.00/g算k30.00计（28.0026.00

3508.4×8.4板8.1×8.1m/厚360寸/m3708.1×5.4尺m380

网390

7.8×7.8

柱400

图5 1.2 m覆土钢筋量柱状

45.00/量筋）235.00钢m/g算k计（25.0015.00

350

板3608.1×8.1

m/厚/寸m370m380尺390

7.8×7.8

网400

柱图6 1.8 m钢筋量柱状

本节选取的工况荷载为覆土厚度为1.2 m和1.8 m，从1.2 m覆土计算结果图中可看出，随着荷载的增大，整体的钢筋量有了明显增加，跨度和板厚同样是主要影响因素。1.8 m覆土计算结果图中可看出，随着荷载的继续增大，跨度和板厚的影响也进一步趋于明显。

此外，荷载的影响已经在逐步增大。因此，在选择无梁

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第47卷第23期

2020年12月

Building Structure

建筑结构建 筑 技 术 开 发

Building Technology Development大跨度快速拼装斜腿框架式

支架研究

李 彭

（中铁二十二局集团轨道工程有限公司，北京 510080）

［摘 要］现浇箱梁广泛采用梁柱式支架法施工，标准跨度支架竖向受力体系传统做法为纵向搭设4排钢立柱，边排钢立柱支撑在桥梁承台上，中排钢立柱支撑在经地基处理的扩大基础上或钢管桩基础上。大跨度快速拼装斜腿框架式支架法通过优化支架结构分布及模块式结构设计，无须进行地基处理，节约施工成本，节能环保；实现支架搭设快捷简便，缩短工期；减少支架搭设、拆除高空作业量，降低安全风险；减少跨路、跨河、跨管线等复杂环境对施工的影响；简化支架搭设、拆除工序，方便现场管理。

［关键词］大跨度快速拼装支架；模块式设计；缩短工期；节约成本［中图分类号］TU 71　　　　　［文献标志码］B　　　　　［文章编号］1001–523X（2020）23–0010–03

Study on Large Span Fast Assembly Slanting

Leg Frame Support

Li Peng

［Abstract］The cast-in-place box girder is widely used in the construction of the beam-column support method. The traditional method of the vertical force system of the standard span support is to erect 4 rows of steel columns longitudinally. The side rows of steel columns are supported on the bridge platform， and the middle row of steel columns is supported on the foundation. Processing on the enlarged foundation or steel pipe pile foundation. The method of large-span rapid assembly inclined-leg frame support method optimizes the support structure distribution and modular structure design， eliminating the need for foundation treatment， saving construction costs， energy saving and environmental protection； realizing quick and simple support installation， shortening the construction period；reducing the amount of support erecting and dismantling aerial work，reduce safety risks； reduce the impact of complex environments such as crossing roads， crossing rivers， and crossing pipelines on construction； simplify the installation and dismantling procedures of support to facilitate site management.

［Keywords］large-span fast assembling bracket；modular design；shortening time limit；cost saving

1 工程概况

新建珠三角城际轨道交通新塘经白云机场至广州北站工程通过穗莞深南段直接连通珠三角地区2个核心城市——广

收稿日期：2020–07–10作者简介：李󰀃彭（1986—），男，河北定州人，工程师，主要研究方向为

土木工程桥梁。

州、深圳，有助于增强广州、深圳、清远、惠州、肇庆城市间的合作交流，有助于形成“西环–穗莞深–佛莞”的城际外环，对推进区域经济一体化发展具有重要意义。

珠三角城际新白广城际铁路XBZH-1标站前工程正线长度为57.5 km，线路位于广东省广州市，本段正线长度为7 km，管段内包括5座桥梁共计6 339 m，其中支架现浇单线简支梁 26孔，支架现浇双线简支梁18孔，支架现浇连续梁边跨直线段

楼盖的结构设计时，应尽可能减小跨度并减小覆土厚度。

在结构设计过程中，用钢量是经济指标的重要影响因素，用钢量的高低往往会影响结构构件及材料的选取。本文对这一重要指标结果也进行了统计和整理，反映出了在相同跨度和荷载作用下用钢量的数值变化。

因此，在选择无梁楼盖的结构设计时，应尽可能减小跨度并减小覆土厚度。

参考文献

[1] 混凝土结构设计规范：GB 50010—2002[S].[2] 建筑抗震设计规范：GB 50011—2001[S].[3] 黄成若，韩富田，邹忠刚.无梁楼盖的受力特点与计算方法[J].建筑科学，1991（4）：101–102.[4] 周克荣，顾祥林，苏小卒.混凝土结构[M].上海：同济大学出版社， 2000.[5] 李方河.无梁楼盖结构分析[J].建筑与工程，2009（9）：11–12.[6] 曾献基, 江复. 无粘结预应力无梁楼盖结构质量监督[J]. 建筑技术，1999，12：850–851.[7] 朱炳寅.无梁楼盖结构计算方法的探讨[J]. 建筑结构，1999，（8）： 26–28.[8] 李现敏.无梁楼盖结构计算方法研究[D].成都：西南交通大学，2001.

5 结论

普通荷载下覆土厚度为1.2 m，随着荷载的增大，整体的

钢筋量有了明显的增加，跨度和板厚是主要影响因素，荷载增加一倍后，钢筋量基本上增加了20%；覆土厚度为1.8 m，随着荷载的继续增大，跨度和板厚的影响也进一步趋于明显；荷载增加30%后，钢筋量基本上增加了25%左右；用钢量的最大值出现在8.1 m跨时的板厚350 mm。

随着板厚的增加，配筋量的变化不是很明显，而对于大跨度的结构，随着板厚的增加对用钢量的影响相对明显。

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