楼板侧边开洞后单边梁,跨层柱的设计

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[摘要]某商业建筑群楼部分跨房电影厅在顶两层形成楼板局部开洞，采用satwe程序分析计算单边梁和跨层柱的内力和配筋，从计算结果可以看出，单边梁不是一般的受弯构件，而是同时存在轴力和扭矩的拉弯构件，因此，除按分析结果配筋外，还必须满足拉弯构件的构造要求。跨层柱由于计算高度的增加弯矩快速加大，柱的纵筋也快速加大。

[关键词]楼板局部开洞，单边梁，跨层柱

1、计算模型

某6层商业建筑，平面大小为149x82m柱距⒏72m，层高5.4m,总高27.6m采用钢筋混凝土框架结构。

采用satwe程序进行结构分析计算，在结算时对开洞处楼板定义弹性楼板，即按楼板面内刚度无限刚，而外刚度为0，无楼板处楼板面内外刚度均为0。

梁柱纵向钢筋HRB400级，箍筋HPB235级，混凝土强度等级梁柱均为C30。楼面横载2.0KN/（不含板自重），活载5.0KN/,梁上恒载:外墙15KN/m,内墙13KN/m，构件自重由程序自动计算，混凝土容重取26.0KN/m3，柱尺寸 800x800,800×1000，梁：300×700，400×800其余略。

计算振型数取9，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度值为0.10g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，抗震等级为二级，周期折减为系数0.7，考虑双向地震扭转效应。中梁刚度增大系数为2.0梁端变矩调幅字数为0.85，梁扭矩折减字数为0.4。

2、单边梁

单边梁内力包络图如图2，图中N为轴力，M1为弯矩，V为剪力，T为扭矩。计算内力结果如表1

单边内力计算结果(表1)

梁的

位置 弹性楼

板段定 弯矩M（kN・m） 轴力N（kN）

剪力V（kN） 扭矩T（kN・m）

+M1 +M2 -M1 -M2 -M3 N1 N2 -V1 -V2 +V1 +V2 T1 T2

层1 是 187 167 468 427 351 10 11 242 208 233 201 16 18

否 176 169 486 432 369 13 15 266 232 258 213 16 18

从表可以看出，对于单边梁来说，有如下特点：①不论是否定义弹性取单边梁中除有弯矩和剪力外，均存在轴力和扭矩，单边梁不是普通的受弯构件，而是一个有扭矩存在的拉弯构件（扭矩较小）②定义弹性段后，弯矩有的部位增大，有的部位减小，没有明显规律，变化幅度也不是很大。轴力和剪力增大，但增大的幅度同样不大，扭矩没有变化。从结果说明，开洞后剩条楼板尚有足够的面内刚度。所以在模型一致的情况下，是否定义弹性数对单边梁的内力影响不大。

3、跨层柱

跨层柱计算结果配筋如表2

柱的位置 弹性楼板假定 Asx

(cmxcm) Asy

(cmxcm) Asvj

(cmxcm) Asv

(cmxcm) Asvo

(cmxcm)

层1

是 32 22 4.2 3.3 2.2

否 33 22 4.2 3.3 2.2

层2

是 38 22 4.5 3.5 2.2

否 38 22 4.5 3.5 2.2

注：ASX、Asy柱单边配筋面积 ，Asvj、Asv、Asvo分别为柱节点域抗剪箍筋面积，加密区斜截面抗剪箍筋面积，非加密区斜截面抗剪箍筋面积

从表2可以看出：开洞形成的跨层柱，定义弹性楼板的配筋与未定义弹性楼板时相比变化很小或基本没有变化，约束较差的X方向配筋明显大于约束较好的Y方向。

4、结论和对类似工程设计的建议

①单边梁不是一般的受弯构件，而是有扭矩存在的拉弯构件，所以在实际工程的设计中，不但应考虑弯矩和剪力，而且还应当考虑拉力和扭矩。由于梁中拉力的存在，构造上应当充分考虑拉力的要求，设计时可参照托梁的构造要求，单边梁底部受力钢筋应通长设置，钢筋接长应采用机械连接成焊接，梁跨中纵向受力钢筋总配筋率不应小于0.6%；钢筋锚入支座应符合受拉钢筋的锚固要求；单边梁两侧均无约束，腰筋设置应符合现行混凝土规范的要求，箍筋、纵筋的配置应按抗扭要求。

②跨层柱由于计算高度的增大，柱纵筋增大，且增大的幅度很大，设计时应有足够的重视，在截面尺寸选取时，应适当放大，防止超筋。

③如果开洞后剩余楼板的宽度和刚度是足够大，则是否定义弹性楼板对单边和跨层柱的内力和钢筋影响不大，但如果梁剩余楼板刚度明显偏小时，必须定义弹性楼板进行内力分析和配筋计算。

④抗震要求角度考虑，对开洞后形成的剩余按板和剩条应作刚度和配筋的加强