房屋结构设计--现浇单向板肋梁楼盖
2012-09-20 16:21阅读：
结构平面布置：
单向板肋梁楼盖由板、次梁和主梁组成。楼盖支承在柱、墙等竖向承重构件上。其中，次梁的间距决定了板的跨度；主梁的间距决定了次梁的跨度；柱或墙的间距决定了主梁的跨度。
工程实践中，单向板、次梁、主梁的常用跨度为：
单向板：（1.7～2.5）m，荷载较大时取较小值，一般不宜超过3m；
次梁：（4～6）m；
主梁：（5～8）m。
单向板肋梁楼盖结构平面布置方案通常有以下三种：
（1）主梁横向布置，次梁纵向布置，如
1-2（a）所示。其优点是主梁和柱可形成横向框架，横向抗侧移刚度大，各榀横向框架间由纵向的次梁相连，房屋的整体性较好。
（2）主梁纵向布置，次梁横向布置，如
1-2（b）所示。这种布置适用于横向柱距比纵向柱距大得多的情况。它的优点是减小了主梁的截面高度，增加室内净高。
（3）只布置次梁，不设主梁，如
1-2（c）所示。它仅适用于有中间走道的砌体墙承重的混合结构房屋。
计算简图：
一、计算模型及简化假定
在现浇单向板肋梁楼盖中，板、次梁、主梁的计算模型为连续板或连续梁，其中，次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。为了简化计算，通常作如下简化假定：
1、支座可以自由转动，但没有竖向位移；
2、不考虑薄膜效应对板内力的影响；
3、在确定板传给次梁的荷载以及次梁传给主梁的荷载时，分别忽略板、次梁的连续性，按简支构件计算支座竖向反力；
4、跨数超过五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差不超过10％时，可按五跨的等跨连续梁、板计算。
假定支座处没有竖向位移，实际上忽略了次梁、主梁、柱的竖向变形对板、次梁、主梁的影响。柱子的竖向位移主要由轴向变形引起，在通常的内力分析中都是可以忽略的。
忽略主梁变形，将导致次梁跨中弯矩偏小、主梁跨中弯矩偏大。当主梁的线刚度比次梁的线刚度大得多时，主梁变形对次梁内力的影响才比较小。次梁变形对板内力的影响也是这样。如要考虑这种影响，需按交叉梁系进行内力分析，比较复杂。
假定支座可自由转动，实际上忽略了次梁对板、主梁对次梁、柱对主梁的转动约束能力。在现浇混凝土楼盖中，梁、板是整浇在一起的，当板发生弯曲转动时，支承它的次梁将产生扭转，次梁的抗扭刚度将约束板的弯曲转动，使板在支承处的实际转角θˊ比理想铰支承时的转角θ小，如
1-3所示。同样的情况发生在次梁和主梁之间。由此假定带来的误差将通过折算荷载的方式来弥补。
通常混凝土柱是与主梁刚接的，柱对主梁弯曲转动的约束能力取决于主梁线刚度与柱子线刚度之比，当比值较大时，约束能力较弱。
一般认为，当主梁的线刚度与柱子线刚度之比大于5时，可忽略这种影响，按连续梁模型计算主梁，否则应按梁、柱刚接的框架模型计算。
四周与梁整体连接的低配筋率板，临近破坏时其中和轴非常接近板的表面。因此，在纯弯矩作用下，板的中平面位于受拉区，因周边变形受到约束，板内将存在轴向压力，这种轴向力一般称为薄膜力。由偏心受压构件正截面承载力理论可知，在一定程度内轴压力将提高构件的受弯承载力。特别是在受拉混凝土开裂后，实际中和轴成拱形（如
1-4），板的周边支承构件提供的水平推力将减少板在竖向荷载下的截面弯矩。但是，
为了简化计算，在内力分析时，一般不考虑板的薄膜效应。这一有利作用将在板的截面设计时，根据不同的支座约束情况，对板的计算弯矩进行折减，见后述。
在荷载传递过程中，忽略梁、板连续性影响的假定3，主要是为了简化计算，且误差也不大。
等跨连续梁，当其跨数超过五跨时，中间各跨的内力与第三跨非常接近，为了减少计算工作量，所有中间跨的内力和配筋都可以按第三跨来处理。等跨连续梁的内力有现成的图表可以利用，非常方便。对于非等跨，但跨度相差不超过10％的连续梁也可借用等跨连续梁的内力图表，以简化计算。
二、计算单元及从属面积
为减少计算工作量，结构内力分析时，常常不是对整个结构进行分析，而是从实际结构中选取有代表性的一部分作为计算的对象，称为计算单元。
对于单向板，可取lm宽度的板带作为其计算单元，在此范围内，即
1-5中用阴影线表示的楼面均布荷载便是该板带承受的荷载，这一负荷范围称为从属面积，即计算构件负荷的楼面面积。
楼盖中部主、次梁截面形状都是两侧带翼缘（板）的T形截面，每侧翼缘板的计算宽度取与相邻梁中心距的一半。次梁承受板传来的均布线荷载，主梁承受次梁传来的集中荷载，由上述假定3可知，一根次梁的负荷范围以及次梁传给主梁的集中荷载范围如
1-5所示。
三、计算跨度
由
1-5知，次梁的间距就是板的跨长，主梁的间距就是次梁的跨长，但不一定就等于计算跨度。
梁、板的计算跨度
![房屋结构设计--现浇单向板肋梁楼盖]( "房屋结构设计--现浇单向板肋梁楼盖")
是指内力计算时所采用的跨间长度。从理论上讲，某一跨的计算跨度应取为该跨两端支座处转动点之间的距离。所以当按弹性理论计算时，中间各跨取支承中心线之间的距离；边跨由于端支座情况有差别，与中间跨的取值方法不同。如果端部搁置在支承构件上，支承长度为a，则对于梁，伸进边支座的计算长度可在
和
两者中取小值，即边跨计算长度在
与
两者中取小值，如
1-6所示；对于板，边跨计算长度在
与
两者中取小值。梁、板在边支座与支承构件整浇时，边跨也取支承中心线之间的距离。这里，
为梁、板边跨的净跨长，b为第一内支座的支承宽度，h为板厚。
四、荷载取值
楼盖上的荷载有恒荷载和活荷载两类。恒荷载包括结构自身重力、建筑面层、固定设备等。活荷载包括人群、堆料和临时设备等。
恒荷载的标准值可按其几何尺寸和材料的重力密度计算。民用建筑楼面上的均布活荷载标准值可以从《建筑结构荷载规范》（GB
50009）的有关表格中查得。工业建筑楼面活荷载，在生产、使用或检修、安装时，由设备、管道、运输工具等产生的局部荷载，均应按实际情况考虑，可采用等效均布活荷载代替。
确定荷载效应组合的设计值时，恒荷载的分项系数取为：当其效应对结构不利时，对由活荷载效应控制的组合，取1.2，对由恒荷载效应控制的组合，取1.35；当其效应对结构有利时，对结构计算，取1.0，对倾覆和滑移验算取O.9。活荷载的分项系数一般情况下取1.4，对楼面活荷载标准值大于4kN／m
2的工业厂房楼面结构的活荷载，取1.3。
对于民用建筑，当楼面梁的负荷范围较大时，负荷范围内同时布满活荷载标准值的可能性相当小，故可以对活荷载标准值进行折减。折减系数依据房屋的类别和楼面梁的负荷范围大小，从0.6～1.0不等。
已如前述，计算假定1忽略了支座对被支承构件的转动约束，这对等跨连续梁、板在恒荷载作用下带来的误差是不大的。但在活荷载不利布置下，次梁的转动将减小板的内力。为了使计算结果比较符合实际情况，且为了简单，采取增大恒荷载、相应减小活荷载，保持总荷载不变的方法来计算内力，以考虑这种有利影响。同理，主梁的转动势必也将减小次梁的内力，故对次梁也采用折算荷载来计算次梁的内力，但折算得少些。
折算荷载的取值如下：
连续板：
，
（1-1）
连续梁：
，
（1-2）
式中：
、
——单位长度上恒荷载、活荷载设计值；
、
——单位长度上折算恒荷载、折算活荷载设计值。
当板或梁搁置在砌体或钢结构上时，则荷载不作调整。
连续梁、板按弹性理论的内力计算
一、活荷载的不利布置
活荷载是以一跨为单位来改变其位置的，因此在设计连续梁、板时，应研究活荷载如何布置将使梁、板内某一截面的内力绝对值最大，这种布置称为活荷载的最不利布置。
由弯矩分配法知，某一跨单独布置活荷载时：
1、本跨支座为负弯矩，相邻跨支座为正弯矩，隔跨支座又为负弯矩；
2、本跨跨中为正弯矩，相邻跨跨中为负弯矩，隔跨跨中又为正弯矩。
1-7是五跨连续梁，单跨布置活荷载时的弯矩M和剪力v的图形。研究
1-7的弯矩和剪力分布规律以及不同组合后的效果，
不难发现活荷载最不利布置的规律：
（1）求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然后隔跨布置；
（2）求某跨跨内最大负弯矩时，本跨不布置活荷载，而在其左右邻跨布置，然后隔跨布置；
（3）求某支座绝对值最大的负弯矩时，或支座左、右截面最大剪力时，应在该支座左右两跨布置活荷载，然后隔跨布置。
二、内力计算
明确活荷载不利布置后，可按《结构力学》中讲述的方法求出弯矩和剪力。对于等跨连续梁，可由附录1查出相应的弯矩、剪力系数，利用下列公式计算跨内或支座截面的最大内力。
均布及三角形荷载作用下：
（1-3）
集中荷载作用下：
（1-4）
式中：
、
——单位长度上的均布恒荷载设计值、均布活荷载设计值；
、
