大板結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個問題

大板結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個問題板就是單塊面積比較大的板，如跨度大于6米的板；它是人們對建筑要求不斷提高的需要，它帶來了大面積房間，還很高效地解決了一些樓面復(fù)雜分隔小房間的問題。以往有墻的地方都設(shè)梁，大板省去了錯綜復(fù)雜的肋梁布置，給上下層不同布置的建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計時候帶來極大的便利。筆者根據(jù)公司多年對大板結(jié)構(gòu)的工程經(jīng)驗，認為大板的設(shè)計差異于小樓板有如下方面：隔墻荷載，邊梁扭矩，樓面開洞和陽角構(gòu)造等。由于陽角構(gòu)造理論和技術(shù)已經(jīng)比較完善，下面筆者將對前三者逐一說明。一、隔墻荷載的取值現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計一般都采用程序計算，一般的，程序不能將隔墻荷載按實際情況輸入，通常做法是把一塊板中所有的隔墻重均攤到整個大板中去。在計算梁柱內(nèi)力的時候，我們一般直接取均攤值做樓板恒荷載輸入，而且不放大（注意個別梁的設(shè)計）。但是在計算樓板配筋的時候，把這部分均攤荷載放大一個系數(shù)1.0~1.5加入到恒荷載中進行計算。根據(jù)分析《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中局部荷載作用在樓板時的內(nèi)力系數(shù)的規(guī)律，我們可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：1，當長短跨長比Ly/Lx>1.0時，當隔墻離支座0～0.25Ly之內(nèi)，則取荷載放大系數(shù)為0.5～1.0，當隔墻離支座0.25~0.5Ly之內(nèi)，則取放大系數(shù)為1.0~4.74。2，當隔墻平行于長跨時，離支座0～0.25Lx時取荷載放大系數(shù)0～1.0；當隔墻離支座0.25～0.3Lx時，取荷載放大系數(shù)為1.1；當隔墻離支座0.3～0.5Lx時，取荷載放大系數(shù)為1.1～2.45。由上述，隔墻平行于短跨更不利。以上的數(shù)據(jù)均來自純豎向力作用即忽略隔墻材料的抗剪強度。但實際工程中，隔墻的材料一般是磚或其它砌塊，當中間有向下的撓度的時候，就會形成拱，把荷載往板邊和明梁處導(dǎo)，這樣對抗彎構(gòu)件是有利的，所以其彎矩系數(shù)并不如上述那么大。對此我們要尋求這個有利因素到底起到多大的作用，筆者用中國建筑科學(xué)研究院編制的計算軟件“PKPM系列”中“SATWE復(fù)雜樓板有限元分析”程序?qū)σ粋€實際工程（該工程隔墻荷載布置比較不利）中按實際荷載的輸入的板進行有限元分析；與此同時用《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中樓板計算表格分析帶隔墻樓板的內(nèi)力。結(jié)果對比如下：若取荷載放大系數(shù)為1.2計算：對于支座內(nèi)力，手算的折減10％仍然比按有限元分析結(jié)果略大。對于跨中內(nèi)力，如不對支座調(diào)幅，則手算的略小于按有限元分析結(jié)果，若考慮了支座調(diào)幅10％，則略大于按有限元分析結(jié)果。若取荷載放大系數(shù)為1.5計算：對于支座內(nèi)力，手算的支座處內(nèi)力要比按有限元分析的大得多；而對跨中內(nèi)力，手算的和按有限元分析的比較接近；若考慮支座調(diào)幅15%的話，手算的結(jié)果在支座和跨中處均比按有限元分析的結(jié)果大10％。在本例中，隔墻荷載比較大，布置也比較不利；按上述結(jié)果對比的分析，筆者認為對于一般的結(jié)構(gòu)，隔墻荷載取1.3～1.5對于構(gòu)件來說是安全的。二、邊梁彈性扭矩的計算邊梁的彈性扭矩可以由次梁，樓板，及預(yù)應(yīng)力引起。由次梁引起的扭矩就是次梁的梁端彎矩，次梁為線性，這里就不詳細說明其計算方法。下面將對樓板板端彎矩和預(yù)應(yīng)力作用引起的邊梁扭矩提出計算方法并進行計算。1、由板端彎矩引起的扭矩計算模型：單跨板帶邊梁。計算思路：用按有限元分析計算結(jié)果得到的邊梁的扭矩與四周固支板的邊梁扭矩作比較，得到一個系數(shù)β。則我們可以把梁的扭矩表達成Mt=βαｑLo2La，其中α為四邊固支板的板邊支座彎矩系數(shù)，Lo為板的計算跨度，La為α所對應(yīng)方向的梁長。則我們要解決的問題就是求出β到底取多大。蟲計算過程革：范正確解：懂按有限元蓮分析寬長榜比悄為總0.5領(lǐng)0箭、露0.7駝5裹、獎1.嗓0叼的三種板胞，梁板的暫截面大小盒均按實際支大小取值晶，而荷載授則為了方含便計算只費取恒載遲為充1.集0基的面載。砌劃分單元僚的時候分參別梨按貢500m封m虧與悉1000住m齊m舅計算；其跳中便按場500m描m淋劃分的單炮元計算得普到的結(jié)果勿用于計算惠比較時候膽應(yīng)該除唉以呀2敏。經(jīng)過有久限元分析與得到的板繞條端的彎珍矩即為板肚對梁的扭較矩，該扭吸矩應(yīng)該是殃分布扭矩賞，要計算舌梁端的扭涂矩時，應(yīng)沾該把從梁懸中間到一炸個梁端的身分布扭矩糖疊加。這張樣就得到脹了按有限著元分析的謊梁的扭矩膽大小。我廊們把這個屯值稱國作吉B恰。鐘尋求簡化王的思路：謹因為我們玉不能去用說有限元分以析法來對慧每根邊梁安都作分析俊，這樣會姐增加很多麗的工作量娘。于是，聽我們要根船據(jù)已經(jīng)有搶的數(shù)據(jù)來蘋對梁的扭暈矩進行簡溪化計算。巨我們可以旗用四周固媽支的板支鴉左彎矩系犁數(shù)（已知棋數(shù)）乘以盆一個系數(shù)罰來求得梁強的扭矩，莊這個系數(shù)誼我們把它樂稱肉作覽β其。這樣我壤們的目標映就轉(zhuǎn)移到磨求炸β碌了。遵B傍=畢β揀α泛ｑ社Lo殖2扣L貫a扁。斜求四周固極支板的梁浴扭矩：我淡們假定四驚周梁是固緒定不轉(zhuǎn)動收也不發(fā)生返位移的。扒這樣我們硬分析板的級豎向位移矛，跨中的懲中間應(yīng)該惡是最大的山，那么跨秩中板條的鞋板條端部爽彎矩應(yīng)該竹是最大的靈；而在梁咳端部，由替于靠近支興座的位移防非常小，獵故在聚梁端板條蜻的板條端儲部彎矩是腰最小的，片我們認為題它語為避0盜。那么我伸們就得假晚定板條端遇彎矩大小咽的分布，猶筆者假定粘它是按拋石物線分布掉的。（筆疏者把板四嚴周按固支予約束進行尿有限元分云析，其結(jié)玉果正好是互驗證了開幼始假定的奪按拋物線遍分布。）竟這樣，梁嘗端的扭矩辨就是從跨營中到梁端路板條端的拴彎矩的積熔分。我們棚把這個積村分稱雖作逐鋼A縣=駝∫爺0益La/2柄

怨[適4沾α墻ｑ跟Lo大2逐/La擠2脖+救α似ｑ吸Lo裹2撒]dx=皆0.66瓶7富α催ｑ臣Lo眾2丸La橡經(jīng)有限元弊分析，發(fā)滋現(xiàn)巴B飯=乓（柴0.15故~0.靠4施）嬌A鬧，則艱B潑=辯（伙0.1~橫0.2櫻8渾）億A絕=室β烘α既ｑ幸Lo猶2姑L裕a囑。處其中騰β沒與梁截面司與板截面至的剛度比批，配筋，芬荷載，跨用度和板的鼠長寬比有農(nóng)關(guān)。龜簡化計算尋：上面分酷析的是長志短梁的一累些值，但舒我們發(fā)現(xiàn)憐系越數(shù)范0.28孟/0.1嫌=2.粥8回，相差這陶么大，對謹我們計算考過程中取中值會帶來壽較大的誤巖差；另一桂方面，對蘋長短不一閣的同一塊烤板上的梁址，我們要運計終算誓2園次才可以介得到兩根聽梁的結(jié)果往，比較麻備煩。為了萬減小誤差配和簡化計臉算，我們鏟只好尋求谷一種簡化躁的計算方肝法。經(jīng)分呀析，發(fā)現(xiàn)律較短梁的軌扭矩稍微刮小于較長毫梁的扭矩唱，所以我崖們可以只喂計算較長郵梁的扭矩裹，而把較熄短梁的扭堅矩偏安全槽的取較長楊梁的扭矩鑒值。又發(fā)脆現(xiàn)較長梁蠢端部的扭嫌矩約污為投A磨值功的釀0.15群~0.2輛0伍，所以有債下列公式盈：銳Mt曲短梁箭=Mt刊長梁矮=顆β鍋α屢ｑ兄Lo復(fù)2信L乖長梁枝，控

腿其中翼，捏β遍=0.1感~0.1升3霉α峽為四邊固伐支板的板持邊支座彎為矩系數(shù)勞β僅系數(shù)的取槳法疤：第L究長梁別/L榮短梁社越小、梁瞧對板的線船剛度越大們就取較大糞值畝；榨畫2澤、由整體奮現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)棋力樓板引杰起的扭矩扮計算右與梁整體篩現(xiàn)澆的預(yù)燙應(yīng)力樓板籠，預(yù)應(yīng)力辱鋼筋錨固榴在邊梁上釀，預(yù)應(yīng)力始相當于給幟邊梁一個級側(cè)向力，餃這力會讓烈邊梁產(chǎn)生膠扭矩和側(cè)奸彎矩。如蝕果整塊樓羞板都有預(yù)呆應(yīng)力那么搞邊梁就受秘到一個連布續(xù)分布的傾側(cè)向力。暢如圖所示啦實線為支曉座處梁的折位置，虛肺線為跨中援處梁的位伶置，邊梁拳發(fā)生一個漂角度適為靠α鈔的扭轉(zhuǎn)。壺下面根據(jù)丹實際情況睬分洲析譽α蓬角。如壁圖疤300m倦m×60嚴0m改m聰?shù)倪吜?，澤梁婦長尋L釋o柔＝絞8通m確；板頑厚白160m跡m訴，樓板為旁連續(xù)板，丈假定板長判為腿50翠m泉，對稱布噴置搬；棗C4赤0哲砼泛，指E痰c累＝找3250道0Mp達a叢，呢G透＝額Ec/子2仿＝凡1625萄0Mp岡a扔；預(yù)應(yīng)力閣板的平均彩預(yù)壓應(yīng)舊力網(wǎng)σ杰c=2.攏0Mp線a秧。完先假定梁千的支座不沫動。根據(jù)野對稱性，蝕我們可以皆認為邊梁弦受到預(yù)應(yīng)寫力板的影饑響長度屈為靜L隸＝罪25頑m姥，則混凝飾土板在邊鑄梁處受到憑的壓縮位乎移射為杯團Δ濃L=幣L載σ工c/E裙c=2×拔2500拌0÷32夕50嗓0式＝慚1.5測3猶（課m乳m蒙）癥由圖示幾榆何關(guān)系鑰得佩α痰＝拋1.53撇÷22南0運＝招0.浩7懸％，梁的皮極慣性臂矩戶I歡p踩＝聽（媽bh隨3擁＋寨hb橫3倘）膚/1避2射＝閘67.5拖×10軋8石mm藝4礙所以可得感梁的扭矩液為侍M格T廉＝怕α燭×G×I紙p獅÷名（群Lo/礦2市）潛＝是0.伶7充％起×162揭50Mp炎a×67火.5×1飛0既8縱mm搬4炸÷4m抗＝酒1.92嗎×10滴8盛（腰Nm濱m賞）際＝嘆19協(xié)2勺（代kN炊m缸）忙可見，由網(wǎng)于預(yù)應(yīng)力帽樓板引起滴的邊梁的肝扭矩是比衰較大的；扭當然，這扯個扭矩在冰支座處是賴用一個償?shù)雇鍸匪截面來承賢擔的，而旱且在構(gòu)件攜產(chǎn)生一定備塑性變形差之后會減穿小。你此外，圖腎示書力鼓P商在梁的側(cè)稿面產(chǎn)生一惑個梁的側(cè)慈向彎矩，櫻其大小可狼根休據(jù)且Lo/睬2瞞長的兩端嚇固支梁其委中的一端仗支座位移裳等于樓板貿(mào)收縮徐量腹Δ磨L予來估算；肯值得注意設(shè)的是這里嚷用到的梁華的慣性矩捏應(yīng)為寬度冒方向的。弓筆者認為城這個側(cè)彎驅(qū)矩會隨著襪構(gòu)件的發(fā)貧生塑性變過形有較大肌的減小，咽這里就不制做詳細計慕算了。雅由上述分晴析，在設(shè)輕計有預(yù)應(yīng)氏力樓板整肅體現(xiàn)澆的第時候，邊略梁應(yīng)該在沒概念上考述慮到預(yù)應(yīng)作力樓板對她邊梁的這棕個不利因熱素。筆者刊建議在設(shè)短計的時候歲可以適當樣增加梁的貿(mào)寬度，適色當增加外五層箍筋和永腰筋的配凍筋面積；翻結(jié)構(gòu)娘允許時，逆可在與邊摧梁垂直的鎮(zhèn)框架梁上遠布置預(yù)應(yīng)灶力筋以減巨小樓板對攻梁的相對尸壓縮窮量園Δ君L亞，使得梁父板均勻地撿受預(yù)應(yīng)力覽作用。漏三、樓板攝開洞的處耳理扁大板上還帥要分隔房葡間，有可復(fù)能存在象惜衛(wèi)生間要蜻局部降板跟厚，還有國可能要做襲各種井道場口，大板奮在設(shè)計過柏程中就需架要處理許昨多開洞的埋問題，長辦邊不大砍于臟1舍米的洞按柜《續(xù)混凝土結(jié)將構(gòu)慕構(gòu)造手冊前》設(shè)些無礎(chǔ)明梁的構(gòu)丙造鋼筋應(yīng)膚該沒有問凍題，但是恢對于長邊搞大兩于旨1繳米甚至賤達防2形米以上的思洞口，而看且不好按吳構(gòu)造手冊信上設(shè)置明壤梁的時候萄，不能僅踢放幾根構(gòu)策造鋼筋就盆行了，我課們應(yīng)該需更要了解洞擔口附近應(yīng)韻力分布情辮況。我踩用叨PKP坡M飄系列壺的渠SAT沙W估E藏有限元分覆析對這類屆結(jié)構(gòu)愚做了有限倉元分析。浪發(fā)現(xiàn)：叛洞口邊上膀集中應(yīng)力船影響范圍高為洞口短誕邊方向是五短邊長度租的動1.寬5疑倍，長邊挎處則為短漠邊長度辨的卡1.伙5遮倍與一半傾的長邊長巷度中較大主值。筆者編認為這種先內(nèi)力分布潛比較合理白。塑當板在正辭彎矩區(qū)時厘，先按一光塊完整的渾樓板計算充一遍，在捷計算板底鵝鋼筋的過容程中；當焰計腿算窮x伶向的鋼筋臨時，可以書把杠a辨長度的板竄帶彎矩疊豎加到矩形孝洞口上下坐各騾1.5著b拉寬的板帶挺承擔。（份彎矩可折艇減趙）忠

點達若計帽算折y孟向的鋼筋但，則可以芽把販a斧范圍的板飾帶受的彎憲矩分擔給霉洞口氧邊幟Ma朝x芹（垂a/2,諒1.5燕b