浅谈大跨度楼板结构设计注意事项

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摘要：随着我国经济的快速发展，建筑结构设计中为了满足房屋的使用功能及不影响室内美观一般采用大跨度楼板结构，这样避免了客厅中间的梁对室内装修带来的影响，但大跨度楼板设计中也存在着一些问题，在使用过程中楼板出现裂缝比较普遍。文章主要从结构设计过程中介绍了大跨度楼板隔墙均摊荷载的取值及楼板板端弯矩引起边梁弹性扭矩的计算方法。

关键词：大跨度楼板荷载取值弯矩扭矩

Abstract: along with the rapid economic development of our country, the building structure design in order to meet the use function of the houses and does not affect indoor beautiful general use of the large span floor structure, so avoid among the sitting room the beam to the interior decoration impact, but in the design of large span floor also exists some problems, in use process floor cracks are quite common. This paper introduces the process of structural design of large span floor partition who share the load value and floor board end bending moment cause side beams elastic torque calculation method.

Keywords: big span floor load determination bending moment torque

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

大跨度楼板是人们对建筑功能要求不断提高的需要，解决了一些楼面复杂分隔小房间的问题，避免有墙的地方就设梁，使结构传力明确并给上下层不同布置的建筑在结构设计时带来极大的便利，同时也为用户自己房间布置留设了创造空间。本人结合自身结构设计经验认为大跨度板在隔墙荷载取值、边梁扭矩计算、楼板开洞及阳角加筋构造等方面不同于小面积楼板，阳角加筋一般根据楼板挑出跨度确定加筋间距和数目，属于结构设计构造措施，满足相应规范即可。下面主要从隔墙荷载取值、边梁扭矩计算及楼板开洞处理三方面做简单阐述。

1 隔墙荷载的取值

现在结构设计一般通过软件用计算机计算，但现在所使用的软件不能将隔墙线荷载()直接在板上输入，一般是将所有隔墙自重荷载直接均摊在楼面面荷载中（）。在计算梁柱配筋时隔墙荷载一般不需要放大，计算楼板配筋时一般将这部分荷载乘以一个放大系数（）进行计算。

根据《建筑结构静力计算手册》中楼板局部作用线荷载时内力系数取值可以得出隔墙荷载下楼板计算规律。设楼板短跨边为，长跨边为。

1.1当隔墙荷载平行于短跨边且长短跨之比时，荷载离支座之内，取荷载放大系数；荷载作用在位置时，则荷载放大系数为。

1.2当荷载平行于长跨边对楼边结构内力影响较小，隔墙荷载作用位置距离支座时荷载放大系数为；距离支座时取荷载放大系数为；距离支座时荷载放大系数为。

隔墙荷载平行于短跨边更为不利，以上荷载系数取值都为理论值，忽略了在实际受力过程中隔墙自身的抗剪强度，隔墙荷载作用在楼板上，使楼板产生向下的挠度，荷载向板边分布，对楼板受弯承载力计算是有利的，因此实际工程中隔墙荷载放大系数取值并没有那么大。但是这个有利因素到底能起到多大作用？通过结构计算软件PKPM中“SATWE复杂楼板有限元分析”程序对按实际荷载的输入的板进行分析与用《建筑结构计算实用手册》中楼板计算内力所得结果进行比较，结论如下：

取荷载放大系数计算：对于支座内力，手算结果折减10%仍然比按有限元计算分析结果大；对于跨中内力，若不考虑支座调幅则手算结果略小于有限元计算，若考虑支座调幅10%则略大于有限元计算结果。

取荷载放大系数计算：对于支座内力手算比电算结果大得多；跨中内力二者比较接近；若考虑支座弯矩15%的调幅，则手算结果在支座和跨中均比按有限元分析结果大10%。

则按上述结果分析，在一般的结构设计过程中，隔墙荷载放大系数对建筑结构计算是安全的。在大跨度板结构设计中要通过构造措施减小板的裂缝，宜设置的抗裂钢筋与原支座负筋搭接。

2 边梁弹性扭矩的计算

次梁、楼板及楼板预应力钢筋引起边梁发生扭转效应，在大跨度楼板中一般无需搭设次梁，下面主要分析计算因楼板板端弯矩及预应力引起的边梁扭矩。

2.1楼板边缘弯矩引起的边梁扭矩计算

取单跨板带边梁为计算模型，设按有限元分析计算结果得到的边梁扭矩与四边固定楼板的边梁扭矩之比为；为四边固定楼板支座弯矩系数；为楼板计算跨度；为所对应的梁长，则边梁扭矩计算公式为，现在主要是确定值取多大。

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，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，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，因此梁端扭矩为。

经有限元计算结果分析得，式中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，即，当越小则取值越大。

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，梁长，板厚，楼板为连续板，假设板长为，对称布置，混凝土，，，预应力板的平均预压应力。

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，则混凝土板在边梁处受到的压缩位移为，则根据几何关系的扭转角，梁的极惯性矩，则梁的扭矩为。

因此，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长的梁端固定，其中一段支座产生的位移等于来计算，此时梁截面的惯性矩为，此侧向弯矩也会随着构件发生塑性变形后逐渐减小。

在设计预应力楼板时应在概念上考虑预应力对边梁的不利影响，我们可以适当增加梁截面宽度，增加箍筋和腰筋的配筋面积，如设置2根14的抗扭钢筋。

3 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。

4 小结

由于大跨度楼板避免了主次梁的搭接，更有利于用户房间布置，也逐渐在建筑结构设计中被采用，但大跨度楼板的计算与构造要求不同于普通楼板，希望文章介绍的楼板隔墙荷载取值及边梁抗扭承载力验算对今后建筑结构设计起到参考指导作用。

参考资料：

［1］混凝土结构设计规范（GB50010―2010）

［2］浙江大学.建筑结构静力计算实用手册［M］.中国建筑工业出版社.2009.12

黎小云（1977-），女，1977年生，湖南邵阳人, 上海陆家嘴设计院安徽分公司结构设计师，主要从事工业与民用建筑的结构设计工作。