文档介绍：文章编号:100926825(20072620010202无梁楼盖结构的弹性与塑性计算方法收稿日期:2007203229作者简介:凌岚(19822,男,同济大学土木工程学院结构工程专业硕士研究生,上海 200092陆洲导(19572,男,博士生导师,教授,同济大学土木工程学院,上海 200092凌岚陆洲导摘要:阐述了无梁楼盖结构的弹性与塑性的计算方法,介绍了各种计算方法的适用条件,对比了弹性与塑性计算方法各自的特点,指出实际工程中应结合弹性塑性计算方法,给出无梁楼盖经济合理的配筋效果。关键词:无梁楼盖,弹性,塑性,适用条件中图分类号:TU313文献标识码:A 无梁楼盖是一种不设梁,楼板直接支承于柱上的双向受力体系。根据其设置柱帽与否,可分为有柱帽无梁楼盖和无柱帽无梁楼盖,后者也称为平板楼盖。在建筑上,无梁楼盖结构具有建筑空间大、可有效降低建筑层高及建筑效果好等特点;在受力上,无梁楼盖结构由于整体空间作用,其安全破坏系数远大于一般梁板体系,故而无梁楼盖体系常用于车库、书库、图书馆等大空间结构中。另外,采用无梁楼盖体系具有施工便捷、工期短等特点。无梁楼盖结构的计算分析方法通常有弹性计算方法和塑性计算方法。1 经验系数法经验系数法是在实验研究与实践经验基础上给出了两个方向截面总弯矩的分配系数,将截面总弯矩分配给柱上板带和跨中板带,再根据分配的弯矩计算截面的配筋。在使用经验系数法时应满足下列条件:1无梁楼盖在每个方向至少有三个连续跨;,且两端跨度不大于相应的内跨;;4楼面活荷载不大于恒荷载的3倍;5只适用于承受竖向荷载的无梁楼盖。经验系数法的思想是先按简支梁的计算模型分别计算每一板区格中的x,y方向的跨中弯矩(或称总弯矩。然后根据经验系数法的适用条件,对内跨,可按两端嵌固梁确定其弯矩系数(跨中为124,支座为-112;对于边跨,边支座的弯矩系数按经验取-115,由平衡关系得边跨跨中弯矩系数为120。由此可以确定每一板格在两个方向上的支座截面弯矩和跨中截面弯矩。最后,由求得的支座截面弯矩和跨中截面弯矩按一定的分配比例,分配到柱上板带和跨中板带,从而求得各板带截面的弯矩设计值。 等代框架法经验系数法虽然简便实用,但限制条件过多。故而在实际工程当中等代框架法的使用更广泛。在不满足经验系数法的适用条件情况下均可采用等代框架法。顾名思义,等代框架法就是一种框架的分析方法。将整个板柱体系沿纵、横柱列方向简化为具有“框架梁”和“框架柱”的纵、横向框架。其中“框架梁”的高度取板厚,宽度在竖直荷载作用下取板跨中心线间的距离;在水平荷载作用下取板跨中心线间距离的一半。这是因为在竖直荷载作用下,主要靠板带的弯曲把荷载及变形传给柱,使两者形成等代框架;而在水平荷载作用下,主要是由柱把水平荷载传给板带,柱的抗弯刚度比板带的小,所以板带的宽度取得小。因为“框架梁”的宽度远远大于柱的宽度,所以板上仅有一部分荷载产生的弯矩直接通过板传给柱,而大部分的荷载是通过使柱两侧的板受扭的方式传给柱的,再使柱受弯曲。所以等代框架法中的“框架柱”应该包括柱及柱两侧同柱宽的板带在内的等代柱,其刚度应考虑柱的抗弯刚度和柱两侧板的抗扭刚度后的等代刚度。“框架柱”的计算高度,对于楼层,取层高减去柱帽的高度;对于底层,取基础顶面至底层楼板面的高度减去柱帽的高度。等代框架的内力计算应考虑活荷载的不利分布。竖向荷载作用下的内力计算可按分层计算法简化计算或者采用电算精确计算。在较小的水平荷载作用下,采用等代框架法计算内力的结果可能适宜,而水平荷载较大时误差较大。同时,在较大的水平荷载作用下板柱的结点处有较大的相互作用弯矩,给结点设计带来了困难,这就是为什么板柱结构不宜用于高层结构及地震区的原因。对于平板无梁楼盖,采用等代框架法计算时,“框架梁”按等截面构件计算,其抗弯刚度、弯矩系数都有现成的公式。而对于带柱帽的无梁楼盖“框架梁”是变截面的,此时可采用压柱比拟法按抗弯刚度相等的原则,把变截面梁等效成等截面梁。 交叉梁系法交叉梁系法其实是一种“广义的等代框架法”。其原理是把板按纵、横方向划分为由若干道纵向和横向梁组成的交叉梁系,与柱子形成空间框架,即用交叉梁系来模拟板的真实受力情况,利用空间杆系分析程序进行结构的受力计算。文献[2],[3]对该法有详细的介绍。在利用交叉梁系来模拟无梁楼盖时,交叉梁的划分决定了交叉梁的计算截面,由于柱子的截面不变。因此,交叉梁的不同划分必然引起不同的内力分布。文献[3]指出交叉梁的宽度取板跨的1/4~1/5时,可以保证计算结果有足够的精确性。 有限单元法用有限单元法计算无梁楼盖即将楼板划分为若干细小的单元,用具有板壳单元的有限元分析程序进行求解