浅谈大跨度楼板结构设计注意事项刘万军

浅谈大跨度楼板结构设计注意事项刘万军

刘万军

七台河市市政建筑勘察设计院黑龙江七台河

摘要：随着我国经济的不断发展，我国的建筑工程行业也取得了不小成就，正因为如此人们对于建筑结构的设计也随之提高了，如果我们想要保证楼板的整体性以及稳定性，就需要针对结构设计中的种种问题进行分析探讨，深入了解楼板结构设计的实质，发现其存在的隐患或者问题并且予以解决，

关键词：大跨度楼板；荷载取值；弯矩扭矩

现如今我国的人民对于建筑功能要求的越来越高，随之而来的，大跨度建筑楼板开始出现在了人们的事业之中，在建筑施工过程中逐渐开始应用大跨度建筑楼板的设计，这中结构有着其他结构所不具有的优点，例如在面对比较复杂的房间分割方面，就有了很大的改善，在以往的结构设计中经常会出现有墙的地方就需要设有一个梁，但是应用了这个技术后就不会在出现这种问题了，还能够加强传力。对于上层和下层设置方法不同的建筑，使用大跨度建筑楼板也能为其提供很多方便，住户可以有更多的空间去自由规划了。

一、隔墙荷载的计算

在目前的结构设计当中，大部分时间都是使用设计软件去进行结构设计中的计算工作，但是现在面临着一个问题，很多的设计软件是不具有将隔墙线的荷载通过板进行直接输入的功能的，一般都是先将隔墙的自重计算出来后，归纳到楼面的荷载当中。所以当我们对梁柱配筋进行计算时，隔墙荷载的计算不能放大。在计算楼板配筋的时候，要将计算的这部分荷载与一个相对固定的放大系数进行相乘。

1.荷载与短跨边平行时的计算

一般来讲如果隔墙整体的荷载与短跨边是平行的关系，而且还与长短跨有一定的线性关系。在进行荷载支座的内部比值选择时，要选择荷载放大系数。选择放大系数的原因是当荷载作用这一类位置时，我们需要依靠放大系数对它进行有效的调整。

2.隔墙荷载与短跨边平行的不利因素

隔墙荷载与短跨边保持平行的关系有着不利的影响，这是因为荷载系数在取值方面都是理论性质的，所以往往会忽视隔墙自身所存在的特点，例如抗剪强度。通常来讲，隔墙的荷载在楼板的位置都会产生一定的作用力，这就会导致在楼板的下方面出现挠度，楼板受弯的承载力最为有利的情况是在荷载向板边平行的时候，所以我们在给隔墙荷载进行设计的时候，不需要设置过大的放大系数，当然若想在实际的结构设计和建设中，这种方法能带来多有利的影响就需要设计软件来进行分析和研究了。因此经过了有关人员的分析，得到了以下的结论：

荷载放大系数计算：首先我们计算了支座的内力分布，笔算的结果相对于有限元计算分析的结果要大10%。后我们计算了跨中的内力分布，如果忽略掉制作的调幅，算的结果相对于有限元的计算结果就会小很多。可如果不忽略制作调幅，甚至计算其中的10%，那么笔算的结果相对于有限元的计算结果会更大。

我们通过以上的结果可以看出，在大部分的结构设计中，建筑结构的计算是很受隔墙的荷载放大吸收影响的。所以为了对裂缝进行一个有效的控制，我们在大跨度板结构设计过程中，就要更好的设置抗裂钢筋与原支座间的负筋搭接工作。

二、边梁弹性扭矩的计算

1.楼板边缘弯矩引起的边梁扭矩计算

在计算的过程中要取单跨板带边梁当做计算的模型，假设所有的有限元分析和计算结果能够得到一个经验却的边梁扭矩的比值，这个比值就是四边固定楼板支座弯矩系数，而在设计的过程中还要计算得出跨度的大小，最终得出的结果就是楼板的跨度是和其对应的梁长，这样就可以准确的得到边梁的扭矩计算公式。

=按有限元理论分别对宽长比为0.5、0.75、1.0三类板进行计算，为了方便计算假设恒载为10KN/m2，经有限元分析得到板端的弯矩即为板对梁的扭矩，此值为梁上的分布扭矩，需要进行叠加的最终梁端扭矩M1，此计算方法繁琐工作量大，我们可以根据已有数据来对梁的扭矩进行简化计算，将四边固支的板的弯矩系数再乘以一个系数β来求得梁的扭矩。

假设板的边梁是固定不发生任何位移的刚体，这样板的竖向位移在跨中位置最大，梁端位移为0，即得出板端部弯矩承抛物线分布，抛物线面积S=2/3Ih，因此梁端扭矩为M2=2/3αqLo2L。

经有限元计算结果分析得M1=（0.1-2.7）M2=βαqLo2L，式中β的大小还与梁板截面的刚度比、荷载及板的跨度比有关。

上述所确定的β值范围太大，给实际工程中应用带来很多不便，而且对于不等跨板的边梁扭矩需要计算两次。实际计算中发现，短跨梁的扭矩小于长跨梁，因此我们只需计算长跨梁的扭矩即可，又因为长跨梁M1=（0.1-0.13）αqLo2L，即，当Ly/Lx越小则β取值越大。

2.现浇预应力楼板引起的梁端扭矩计算

楼板预应力钢筋锚固在梁内，相当于在梁上施加了侧向力，会引起边梁产生扭矩和侧弯矩，边梁所受板传来的均匀分布的侧向力会使梁发生角度为的扭转，下面通过一个具体例子计算边梁扭矩的大小。

设边梁截面尺寸为300mm×600mm，梁长Lo=8m，板厚h=180mm，楼板为连续板，假设板长为50m，对称布置，C40混凝土，Ec=3200MPa，G=Ec/2=16250MPa，预应力板的平均预压应力σc=2.0MPa。

假设梁的支座不产生位移，边梁受到预应力板的影响长度为L=25m，则混凝土板在边梁处受到的压缩位移为？L=Lσc/Ec=25000×2/32500=1.53mm，则根据几何关系的扭转角α=1.53/220=0.7%，梁的极惯性矩84Ip=67.5×108mm4，则梁的扭矩为MLt=αGIp/Ip（Lo/2）=0.7%×16250×67.5×108/4=192KN？m。

由于预应力楼板引起的边梁扭矩是比较大的，这部分扭矩主要有梁支座处倒L截面承担且随着构件产生塑性变形而减小。预应力使梁的侧向产生的弯矩大小可根据Lo/2长的梁端固定，其中一段支座产生的位移等于△L来计算，此时梁截面的惯性矩为Ip=hb3/12，此侧向弯矩也会随着构件发生塑性变形后逐渐减小。

三、楼板开洞处理

大跨度板在房间布置上难免会局部开洞，对于边长小于1m的洞口可以采取附加钢筋加强洞口四周承载力的方法。但是大于1m的洞口我们需要进行计算，洞口集中应力的影响范围一般为短跨边的1.5倍。在楼板配筋计算时可先按无洞口进行计算然后将洞口处产生的集中应力按1.5L（L为洞口边长）宽的板带进行验算；若洞口离支座较近可加大远离支座边洞口的配筋。为了使用的安全性，对于较大洞口可以在洞口边做个上反小梁，不仅加强了洞口周边强度而且使板中垂直洞口方向的钢筋能够满足锚固长度。

四、小结

大跨度楼板在实际使用的过程中有很多的优点，其中之一就是可以有效防治主次梁出现搭接现象，进而使得房间的布置工作可以更好的进行，不仅如此，大跨度楼板在使用的过程中也出色的体现了其良好的性能。也正是因为其种种优势，在目前的建筑设计和施工过程中，这项结构设计技术越来越受欢迎了。但有一点一定要注意好，大跨度的楼板计算和普通楼板计算是不同的。经过上文的分析与探讨，本人希望施工设计人员在工作的时候能够将这些细微关键的环节设计的更合理出色，为我国建筑工程行业的发展贡献一份力量。

文献参考

[1]孙道远.楼板开裂原因分析与荷载试验研究[J].住宅科技.2017(07)

[2]黄河.浅谈房屋建筑结构设计中应注意问题[J].建筑知识.

[3]王艳红.建筑结构设计中有关问题的研究[J].建筑知识.