關(guān)于大跨度樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考

摘要：近年來，我國目前的建筑建設(shè)數(shù)量逐漸增多，這就使得人們對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有了一定的關(guān)注。在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要想能夠使得建筑房屋的使用功能夠得到極大的體現(xiàn)，使建筑房屋的整體美觀性得到最大限度的體現(xiàn)，就需要采用大跨度樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為建筑主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形式，這一結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，可以提升建筑室內(nèi)的空間，但是這一結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上也存在一定的問題，其中最常見的問題就是裂縫問題。本文就關(guān)于大跨度樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考進(jìn)行了分析，希望能夠?qū)ㄖ┕ふ吆驮O(shè)計(jì)者提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：大跨度樓板；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；思考

在人們對建筑的功能要求不斷提升的過程中，為了能夠最大限度的滿足人們的需求，大跨度樓板開始應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，大跨度樓板的應(yīng)用在一定程度上使得建筑的空間變得更加的寬廣，而且有效的提高了建筑空間應(yīng)用的便利性，同時(shí)也為人們對空間布置預(yù)留出足夠的空間。但是大跨度樓板在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，其也具有一定的問題，要想使得這些問題能夠得到有效的控制，就需要在其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，能夠注意一些設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，從而保障大跨度樓板可以充分的應(yīng)用到建筑整體結(jié)構(gòu)中，從而保障建筑的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1、隔墻荷載的取值

如今在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，然而計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中所采用的軟件，無法對隔墻線的荷載進(jìn)行有效的輸入，計(jì)算機(jī)中的軟件只能夠?qū)⒏魤Φ淖灾睾奢d與樓面的荷載攤鋪在一起。在對梁柱的配筋進(jìn)行計(jì)算的過程中，不需要將隔墻的荷載進(jìn)行放大處理，只需要將其配筋荷載與一個(gè)被放大的系數(shù)進(jìn)行相乘。在樓板局部對線荷載進(jìn)行作用時(shí)，可以得出內(nèi)力系統(tǒng)，通過得出的內(nèi)力系數(shù)，可以對隔墻荷載的下樓板進(jìn)行有效的計(jì)算，并且能夠總結(jié)出下樓板計(jì)算的規(guī)律。

1.1當(dāng)隔墻荷載平行于短跨邊且長短跨之比時(shí)，荷載離支座之內(nèi)，取荷載放大系數(shù)；荷載作用在位置時(shí)，則荷載放大系數(shù)為。

1.2當(dāng)荷載平行于長跨邊對樓邊結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響較小，隔墻荷載作用位置距離支座時(shí)荷載放大系數(shù)為；距離支座時(shí)取荷載放大系數(shù)為；距離支座時(shí)荷載放大系數(shù)為。

隔墻荷載平行于短跨邊更為不利，以上荷載系數(shù)取值都為理論值，忽略了在實(shí)際受力過程中隔墻自身的抗剪強(qiáng)度，隔墻荷載作用在樓板上，使樓板產(chǎn)生向下的撓度，荷載向板邊分布，對樓板受彎承載力計(jì)算是有利的，因此實(shí)際工程中隔墻荷載放大系數(shù)取值并沒有那么大。但是這個(gè)有利因素到底能起到多大作用？通過結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件PKPM中“SATWE復(fù)雜樓板有限元分析”程序?qū)Π磳?shí)際荷載的輸入的板進(jìn)行分析與用《建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算實(shí)用手冊》中樓板計(jì)算內(nèi)力所得結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)論如下：

取荷載放大系數(shù)計(jì)算：對于支座內(nèi)力，手算結(jié)果折減10%仍然比按有限元計(jì)算分析結(jié)果大；對于跨中內(nèi)力，若不考慮支座調(diào)幅則手算結(jié)果略小于有限元計(jì)算，若考慮支座調(diào)幅10%則略大于有限元計(jì)算結(jié)果。

取荷載放大系數(shù)計(jì)算：對于支座內(nèi)力手算比電算結(jié)果大得多；跨中內(nèi)力二者比較接近；若考慮支座彎矩15%的調(diào)幅，則手算結(jié)果在支座和跨中均比按有限元分析結(jié)果大10%。

則按上述結(jié)果分析，在一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，隔墻荷載放大系數(shù)對建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算是安全的。在大跨度板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要通過構(gòu)造措施減小板的裂縫，宜設(shè)置的抗裂鋼筋與原支座負(fù)筋搭接。

2、邊梁彈性扭矩的計(jì)算

次梁、樓板及樓板預(yù)應(yīng)力鋼筋引起邊梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，在大跨度樓板中一般無需搭設(shè)次梁，下面主要分析計(jì)算因樓板板端彎矩及預(yù)應(yīng)力引起的邊梁扭矩。

2.1樓板邊緣彎矩引起的邊梁扭矩計(jì)算

單跨板帶邊梁為計(jì)算模型，設(shè)按有限元分析計(jì)算結(jié)果得到的邊梁扭矩與四邊固定樓板的邊梁扭矩之比為；為四邊固定樓板支座彎矩系數(shù)；為樓板計(jì)算跨度；為所對應(yīng)的梁長，則邊梁扭矩計(jì)算公式為，現(xiàn)在主要是確定值取多大。

按有限元理論分別對寬長比為0.5、0.75、1.0三類板進(jìn)行計(jì)算，為了方便計(jì)算假設(shè)恒載為，經(jīng)有限元分析得到板端的彎矩即為板對梁的扭矩，此值為梁上的分布扭矩，需要進(jìn)行疊加的最終梁端扭矩，此計(jì)算方法繁瑣工作量大，我們可以根據(jù)已有數(shù)據(jù)來對梁的扭矩進(jìn)行簡化計(jì)算，將四邊固支的板的彎矩系數(shù)再乘以一個(gè)系數(shù)來求得梁的扭矩。

假設(shè)板的邊梁是固定不發(fā)生任何位移的剛體，這樣板的豎向位移在跨中位置最大，梁端位移為0，即得出板端部彎矩承拋物線分布，拋物線面積，因此梁端扭矩為。

經(jīng)有限元計(jì)算結(jié)果分析得，式中的大小還與梁板截面的剛度比、荷載及板的跨度比有關(guān)。

上述所確定的值范圍太大，給實(shí)際工程中應(yīng)用帶來很多不便，而且對于不等跨板的邊梁扭矩需要計(jì)算兩次。實(shí)際計(jì)算中發(fā)現(xiàn)，短跨梁的扭矩小于長跨梁，因此我們只需計(jì)算長跨梁的扭矩即可，又因?yàn)殚L跨梁，即，當(dāng)越小則取值越大。

3、現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力樓板引起的梁端扭矩計(jì)算

樓板預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固在梁內(nèi)，相當(dāng)于在梁上施加了側(cè)向力，會引起邊梁產(chǎn)生扭矩和側(cè)彎矩，邊梁所受板傳來的均勻分布的側(cè)向力會使梁發(fā)生角度為的扭轉(zhuǎn)，下面通過一個(gè)具體例子計(jì)算邊梁扭矩的大小。

假設(shè)梁的支座不產(chǎn)生位移，邊梁受到預(yù)應(yīng)力板的影響長度為，則混凝土板在邊梁處受到的壓縮位移為，則根據(jù)幾何關(guān)系的扭轉(zhuǎn)角，梁的極慣性矩，則梁的扭矩為。

因此，由于預(yù)應(yīng)力樓板引起的邊梁扭矩是比較大的，這部分扭矩主要有梁支座處倒L截面承擔(dān)且隨著構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形而減小。預(yù)應(yīng)力使梁的側(cè)向產(chǎn)生的彎矩大小可根據(jù)長的梁端固定，其中一段支座產(chǎn)生的位移等于來計(jì)算，此時(shí)梁截面的慣性矩為，此側(cè)向彎矩也會隨著構(gòu)件發(fā)生塑性變形后逐漸減小。

4、樓板開洞處理

大跨度樓板在實(shí)際的應(yīng)用中，其主要被廣泛的應(yīng)用與房間的布置中，而在利用其對建筑室內(nèi)空間進(jìn)行布置的時(shí)候，由于各種因素的影響，而使得其會出現(xiàn)裂縫的問題，久而久之就會產(chǎn)生裂洞。針對洞口不足1m的大跨度樓板縫隙，可以直接采用鋼筋附加的方式，對洞口周邊的承載力進(jìn)行有效的提升，從而使得空口不會擴(kuò)大。然而，當(dāng)洞口的直徑達(dá)到了1m以上，就需要對洞口周邊的應(yīng)力進(jìn)行有效的計(jì)算，對于可能影響到洞口應(yīng)力的因素進(jìn)行分析，從而可以保障洞口能夠承受足夠的重力。對樓板的配筋進(jìn)行計(jì)算的過程中，可以忽略洞口的存在。而假設(shè)洞口的邊長為L時(shí)，洞口的集中應(yīng)力值就需要按照1.5L寬的板帶來表示。當(dāng)洞口和支座橋之間的距離較遠(yuǎn)的時(shí)候，就需要對距離支座邊較遠(yuǎn)的洞口的配筋進(jìn)行拉長處理，要想保障樓板可以更為安全的使用，就需要在直徑較大的洞口上架設(shè)上反小梁，這樣就可以有效的使得洞口周邊的荷載力得到提升，并且也可以洞口中的鋼筋可以滿足相關(guān)錨固長度的具體需求，這樣就能夠使得樓板可以安全的應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

5、結(jié)語

總而言之，應(yīng)用大跨度樓板可以有效的免除主次梁之間進(jìn)行搭接，這樣就可以提升建筑的整體空間，使得人們可以對室內(nèi)空間進(jìn)行自由的布置，在目前的建筑結(jié)構(gòu)中，大跨度樓板也逐漸開始被應(yīng)用，然而，對大跨度樓板進(jìn)行計(jì)算以及對其進(jìn)行構(gòu)建的時(shí)候，所提出的要求也相對較高。只有采用合理的方式，對大跨度樓板結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，才能夠保障大跨度樓板應(yīng)用的合理性，從而使得建筑的整體質(zhì)量得到有效的提升。

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