無(wú)梁樓蓋建模設(shè)計(jì)(一)

1、無(wú)梁樓蓋設(shè)計(jì)（一）無(wú)梁樓蓋設(shè)計(jì)在YJK現(xiàn)有的建模、上部計(jì)算、樓板施工圖三個(gè)模塊中就可完成，而且無(wú)梁樓蓋的設(shè)計(jì)可以和其它結(jié)構(gòu)整體建模和分析協(xié)同工作，是融入其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中的。大致流程是：在建模中布置無(wú)梁樓蓋的虛梁（或暗梁）和柱帽；在上部結(jié)構(gòu)計(jì)算中采用彈性板3或彈性板6模型，彈性板荷載計(jì)算方式應(yīng)選擇有限元方式；計(jì)算結(jié)果中補(bǔ)充了柱的沖切計(jì)算；在樓板設(shè)計(jì)中采用樓板有限元計(jì)算，并按照柱上板帶、跨中板帶給出計(jì)算結(jié)果和樓板施工圖設(shè)計(jì)。一、在建模中布置虛梁和柱帽對(duì)無(wú)梁樓蓋，仍按照普通樓層的建模方式，在全樓中，無(wú)梁樓蓋可能只占幾個(gè)樓層，或者樓層中的某一部分為無(wú)梁樓蓋，其余部分仍為普通樓蓋。對(duì)無(wú)梁樓蓋部分主要是輸

2、入虛梁、暗梁以及柱帽，有時(shí)還有加腋板。1、布置虛梁指示板帶位置無(wú)梁樓蓋沒(méi)有梁，柱之間需布置虛梁或者暗梁。這里梁的第一個(gè)作用是生成樓板，第二個(gè)作用是指定柱上板帶的布置位置，軟件自動(dòng)生成的柱上板帶就是沿著虛梁或者暗梁布置的。軟件對(duì)虛梁本身不會(huì)做設(shè)計(jì)和配筋，虛梁本身的剛度很小，對(duì)整體計(jì)算沒(méi)什么影響。2、布置暗梁暗梁就是指有一定的寬度、但高度與板厚相同的梁。在無(wú)梁樓蓋設(shè)計(jì)中，暗梁首先可以起到虛梁同樣的作用，即生成房間樓板和確定柱上板帶的布置位置。暗梁按照普通梁方式輸入即可。高規(guī)8.2.4：“板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)中，板的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定：1 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在柱上板帶中設(shè)置構(gòu)造暗梁，暗梁寬度取柱寬及兩側(cè)各1

3、.5倍板厚之和，暗梁支座上部鋼筋截面積不宜小于柱上板帶鋼筋面積的50%，并應(yīng)全跨拉通，按梁下部鋼筋應(yīng)不小于上部鋼筋的1/2。 ”因此，暗梁的尺寸可按高規(guī)的要求輸入。在上部結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，對(duì)無(wú)梁樓蓋板應(yīng)選擇按照彈性板3或者彈性板6計(jì)算，這種計(jì)算模式將使樓板和梁變形協(xié)調(diào)，共同承擔(dān)荷載，我們輸入的暗梁尺寸適當(dāng)，其暗梁的配筋結(jié)果就基本可用。暗梁本身有一定的剛度，在樓板施工圖模塊的有限元計(jì)算時(shí)，考慮到它的剛度和樓板的剛度是重合的，因此軟件自動(dòng)忽略了暗梁的剛度，以保證計(jì)算的準(zhǔn)確性。但是在上部結(jié)構(gòu)計(jì)算中，如果對(duì)無(wú)梁樓蓋按照彈性板3或者彈性板6計(jì)算，軟件沒(méi)有扣除暗梁的剛度，這可能對(duì)計(jì)算結(jié)果造成一定的誤差。也有用戶(hù)

4、按照等代框架梁寬高尺寸的輸入暗梁，等代框架的寬度取垂直于等代框架方向兩側(cè)柱距各1/4，梁高取板厚度。但這樣的輸入方式使兩方向梁之間、梁和板之間重疊部分過(guò)多，計(jì)算誤差較大。3、布置柱帽無(wú)梁樓蓋中設(shè)置柱帽時(shí)，可在建模的樓板布置菜單下布置柱帽： 軟件可布置的柱帽形式有3種：柱帽、柱帽+托板、托板。 高規(guī)8.1.9條：“板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)符合下列規(guī)定：4 無(wú)梁板可根據(jù)承載力和變形要求采用無(wú)柱帽（柱托）板或有柱帽（柱托）板形式。柱托板的長(zhǎng)度和厚度應(yīng)按計(jì)算確定，且每方向長(zhǎng)度不宜小于板跨度的1/6，其厚度不宜小于板厚度的1/4。7度時(shí)宜采用有柱托板，8度時(shí)應(yīng)采用有柱托板，此時(shí)托板每

5、方向長(zhǎng)度尚不宜小于同方向柱截面寬度和4倍板厚之和。托板總厚度尚不應(yīng)小于柱縱向鋼筋直徑的16倍?！?#160;4、軟件自動(dòng)將柱帽處的暗梁設(shè)置成加腋梁對(duì)于用戶(hù)輸入的暗梁，建模退出時(shí)，軟件自動(dòng)將和柱帽相連的暗梁設(shè)置成加腋梁，為的是考慮柱帽的因素按照加腋梁計(jì)算和配筋。加腋的長(zhǎng)度尺寸取柱帽或柱帽加托板的長(zhǎng)方向和梁交界處，加腋的高度取柱帽+托板+板厚-梁高?？稍诮Ｖ锌吹阶詣?dòng)形成的加腋梁，如果柱帽被刪除，加腋梁在退出建模時(shí)，會(huì)自動(dòng)刪除梁加腋。在建模退出時(shí)，設(shè)置了選項(xiàng)“柱帽處自動(dòng)生成梁加腋”，如果用戶(hù)不希望設(shè)置這種梁的加腋，可對(duì)該參數(shù)不勾選。對(duì)虛梁不會(huì)作加腋設(shè)置。5、加腋樓板在建模的樓板布置菜單下設(shè)置了板加

6、腋菜單。 圖4 板加腋菜單用戶(hù)輸入板加腋部分的腋高和腋長(zhǎng)，然后沿著房間周?chē)妮S線(xiàn)布置加腋部分，可以只加腋軸線(xiàn)一側(cè)，也可以雙側(cè)都加。軟件對(duì)加腋板按照變厚度的板有限元法計(jì)算，也就是說(shuō)，在加腋處的計(jì)算單元按照該處實(shí)際的板厚度取值計(jì)算。二、上部結(jié)構(gòu)計(jì)算無(wú)梁樓蓋由板和豎向支撐的柱、墻組成，對(duì)這種結(jié)構(gòu)體系只有采用有限元計(jì)算才能得到理想的結(jié)果，樓板采用殼單元，柱采用桿單元，墻也采用殼單元。有限元法計(jì)算首先可在樓板施工圖模塊進(jìn)行，這是首選的用的最多的方式，還可以在上部結(jié)構(gòu)計(jì)算模塊進(jìn)行。兩處的計(jì)算各有特點(diǎn)，有時(shí)可以起到互相補(bǔ)充、校核的作用。本節(jié)介紹的是上部結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，對(duì)于無(wú)梁樓蓋部分應(yīng)注意的以下幾點(diǎn)1

7、、對(duì)無(wú)梁樓蓋板設(shè)置彈性板3或彈性板6對(duì)無(wú)梁樓蓋板應(yīng)設(shè)置成彈性板3或者彈性板6，并勾選參數(shù)“梁與彈性板變形協(xié)調(diào)”。對(duì)無(wú)梁樓蓋板按照彈性板3或者彈性板6計(jì)算，這種計(jì)算模式將使樓板和梁變形協(xié)調(diào)，共同承擔(dān)荷載。彈性板3不考慮板的面內(nèi)變形，僅能考慮面外剛度；彈性板6是殼元模型，即可考慮板的面內(nèi)、又可考慮板的面外變形。不能選擇彈性膜模型，因?yàn)閺椥阅H有面內(nèi)剛度，沒(méi)有面外剛度。為了保證彈性板與梁變形協(xié)調(diào)，應(yīng)勾選參數(shù)“梁與彈性板變形協(xié)調(diào)”，這樣梁的中間節(jié)點(diǎn)和板的中間節(jié)點(diǎn)是聯(lián)系在一起工作的。但是，如果不勾選這個(gè)參數(shù)，板只在梁端節(jié)點(diǎn)和梁連接，不能發(fā)揮出板和梁共同工作的能力。2、計(jì)算參數(shù)的彈性板荷載計(jì)算方式應(yīng)選擇有

8、限元方式計(jì)算參數(shù)的彈性板荷載計(jì)算方式有兩個(gè)選項(xiàng)：平面導(dǎo)荷方式和有限元計(jì)算方式。平面導(dǎo)荷方式就是以前的處理方式，作用在各房間樓板上恒活面荷載被導(dǎo)算到了房間周邊的梁或者墻上，在上部結(jié)構(gòu)的考慮彈性板的計(jì)算中，彈性板上已經(jīng)沒(méi)有作用豎向荷載，起作用的僅是彈性板的面內(nèi)剛度和面外剛度，這樣的工作方式不符合樓板實(shí)際的工作狀況，因此也得不出彈性樓板本身的配筋計(jì)算結(jié)果。有限元方式是在上部結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，恒活面荷載直接作用在彈性樓板上，不被導(dǎo)算到周邊的梁墻上，板上的荷載是通過(guò)板的有限元計(jì)算才能導(dǎo)算到周邊桿件。這樣的工作方式與第一種方式相比有兩個(gè)主要變化：一是經(jīng)有限元計(jì)算板上荷載不僅傳到周邊梁墻，也同時(shí)傳給柱，換句話(huà)說(shuō)柱

9、的受力增加，梁承受的荷載將減少。特別是平面導(dǎo)荷方式傳給周邊梁墻的荷載只有豎向荷載，沒(méi)有彎矩，而有限元計(jì)算方式傳給梁墻的不僅有豎向荷載，還有墻的面外彎矩和梁的扭矩，對(duì)于邊梁或邊墻這種彎矩和扭矩常是不應(yīng)忽略的；二是既使彈性板參與了恒活豎向荷載計(jì)算，又參與了風(fēng)、地震等水平荷載的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果可以直接得出彈性板本身的配筋。有限元方式適用于無(wú)梁樓蓋、厚板轉(zhuǎn)換層等結(jié)構(gòu)，可在上部結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果中同時(shí)得出板的配筋，在等值線(xiàn)菜單下查看彈性板的各種內(nèi)力和配筋結(jié)果。注意為了查看等值線(xiàn)結(jié)果，在計(jì)算參數(shù)的結(jié)構(gòu)總體信息中還應(yīng)勾選“生成繪等值線(xiàn)用數(shù)據(jù)”。 3、與柱帽相連的暗梁按照加腋梁設(shè)計(jì)對(duì)于用戶(hù)輸入的暗梁，為了考

10、慮柱帽的有利因素，軟件自動(dòng)將和柱帽相連的暗梁設(shè)置成加腋梁，因此在上部結(jié)構(gòu)計(jì)算中這些梁是按照加腋梁計(jì)算和配筋的。在這些梁的配筋結(jié)果文件中，可以看到加腋的尺寸等信息。有柱帽時(shí)，各層計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖中將畫(huà)出柱帽。 4、柱對(duì)板的沖切計(jì)算對(duì)于和無(wú)梁樓蓋相連的柱，或者上邊布置了柱帽的柱，軟件自動(dòng)補(bǔ)充柱的沖切計(jì)算。如果沒(méi)有柱帽，軟件判斷無(wú)梁樓蓋的標(biāo)準(zhǔn)是柱上所有梁的高度不大于板厚。柱的沖切計(jì)算考慮了上部結(jié)構(gòu)計(jì)算中所有的荷載組合，有柱帽時(shí)沖切計(jì)算包括柱對(duì)柱帽、柱帽對(duì)板的沖切計(jì)算；無(wú)柱帽時(shí)沖切計(jì)算就是柱對(duì)板的沖切計(jì)算。沖切計(jì)算時(shí)，沖切力為柱頂?shù)妮S力減去沖切錐范圍內(nèi)的板的荷載，砼強(qiáng)度等級(jí)取板的強(qiáng)度等級(jí)。對(duì)于柱

11、帽沖切計(jì)算的人防荷載組合采用人防規(guī)范相關(guān)公式進(jìn)行，這樣避免了人防荷載組合下柱帽或托板總計(jì)算不過(guò)、必須采用過(guò)大尺寸的問(wèn)題。當(dāng)沖切計(jì)算不夠時(shí)給出抗沖切鋼筋。在柱的計(jì)算配筋結(jié)果文件中，做了沖切計(jì)算的柱將輸出沖切計(jì)算的相關(guān)內(nèi)容和結(jié)果，它們?cè)诿扛浣钗募暮竺娌糠?。柱的沖切計(jì)算結(jié)果如需要配置箍筋，所輸出的抗沖切箍筋面積為單邊一個(gè)箍筋間距內(nèi)的箍筋總面積，箍筋間距同梁。 在計(jì)算結(jié)果的柱軸壓比菜單下，設(shè)置了專(zhuān)門(mén)的“柱沖切”菜單，專(zhuān)門(mén)輸出柱的沖切計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖，在柱上標(biāo)注的三個(gè)數(shù)字分別為柱根、柱帽、托板處的沖切計(jì)算結(jié)果，為沖切力和抗沖切力的比值，小于1時(shí)滿(mǎn)足要求。 三、柱上板帶和跨中板帶的基

12、本概念1、柱上板帶和跨中板帶一般對(duì)無(wú)梁樓蓋按照柱上板帶和跨中板帶的方式配筋設(shè)計(jì)，和普通有梁樓蓋相比，柱上板帶的作用相當(dāng)于普通梁，只是它的梁寬要大得多、梁高和板厚度相同；跨中板帶的作用相當(dāng)于普通板，但是由于柱上板帶占據(jù)了房間很大的范圍，跨中板帶的范圍比普通板小得多。和普通有梁樓蓋相比，無(wú)梁樓蓋的配筋多了柱上板帶的配筋內(nèi)容。2、柱上板帶配筋模式柱上板帶的受力狀態(tài)類(lèi)似于梁，一般它在支座兩邊承受負(fù)彎矩，而在跨中承受正彎矩。柱上板帶鋼筋分上下兩層，下層鋼筋的作用類(lèi)似于梁下部鋼筋的作用，是主要的承受正彎矩的受力鋼筋。上層鋼筋支座兩邊受力最大，布置承受負(fù)彎矩的支座鋼筋最多，而在跨中變?yōu)檎龔澗?，因此上層的跨?/p>

13、一般布置通常的構(gòu)造鋼筋。柱上板帶的下部鋼筋為支座到支座的貫通鋼筋，上部鋼筋則包含貫通鋼筋和非貫通鋼筋，上部貫通鋼筋多數(shù)情況下為構(gòu)造配置的鋼筋，非貫通鋼筋布置在柱支座的兩邊，因此，柱上板帶的配筋模式也和普通梁類(lèi)似。3、跨中板帶配筋模式跨中板帶的受力狀態(tài)類(lèi)似于普通樓板，它在跨中承受正彎矩，在支座承受負(fù)彎矩。跨中板帶鋼筋分上下兩層，下層鋼筋的作用類(lèi)似于普通樓板跨中鋼筋的作用，是主要的承受正彎矩的受力鋼筋。上層鋼筋在板周邊的支座承受負(fù)彎矩，將布置承受負(fù)彎矩的支座鋼筋，而在跨中變?yōu)檎龔澗?，因此上層的跨中一般布置通常的?gòu)造鋼筋?？缰邪鍘У南虏夸摻顬橹ё街ё呢炌ㄤ摻睿喜夸摻顒t包含貫通鋼筋和非貫通鋼筋，

14、上部貫通鋼筋多數(shù)情況下為構(gòu)造配置的鋼筋，非貫通鋼筋布置在板周邊的支座，因此，跨中板帶的配筋模式也和普通樓板類(lèi)似。4、多跨連續(xù)表達(dá)方式普通房間的配筋表達(dá)一般以房間為單元進(jìn)行，無(wú)梁樓蓋雖然也以房間為單元計(jì)算，但是，按照平法標(biāo)準(zhǔn)圖11G101-1的要求，對(duì)無(wú)梁樓蓋平法施工圖，采用平面注寫(xiě)的表達(dá)方式，平面注寫(xiě)主要有板帶集中標(biāo)注、板帶支座原位標(biāo)注兩部分內(nèi)容。這就要求，對(duì)柱上板帶、跨中板帶鋼筋采用連續(xù)多跨的表達(dá)方式。 四、無(wú)梁樓蓋的樓板配筋設(shè)計(jì)無(wú)梁樓蓋的樓板配筋設(shè)計(jì)在樓板施工圖中完成。軟件可對(duì)無(wú)梁樓蓋按照細(xì)分的有限元法計(jì)算，并按照柱上板帶和跨中板帶方式給出計(jì)算結(jié)果和畫(huà)施工圖。1、定義板帶樓板施工

15、圖中設(shè)置了無(wú)梁樓蓋菜單，菜單的第一項(xiàng)是定義板帶。操作是用多邊形圍區(qū)定義需要按無(wú)梁樓蓋設(shè)計(jì)的部分，隨后，軟件把框出部分自動(dòng)劃分出柱上板帶和跨中板帶。柱上板帶和跨中板帶是靠自動(dòng)穿串生成的，軟件在用戶(hù)劃定的多邊形區(qū)域內(nèi)，沿著柱間布置的虛梁、梁或墻穿串，位于同一直線(xiàn)的形成一個(gè)柱上板帶或跨中板帶，每個(gè)板帶記錄他的跨數(shù)。板帶定義的過(guò)程支持多次操作，不同圍區(qū)定義的板帶分別生成各自范圍內(nèi)的板帶。有時(shí)需要把自動(dòng)生成的一條板帶分成幾段，可以分多次圍區(qū)定義這條板帶范圍，以達(dá)到板帶分段的目的。對(duì)于軟件無(wú)法自動(dòng)生成的板帶，可交互指定板帶的起始及終止節(jié)點(diǎn)位置，補(bǔ)充生成相應(yīng)的板帶。如下圖所示，外墻為鋸齒狀，若想板帶統(tǒng)一，可

16、按交互指定方式形成規(guī)則的板帶。 軟件將按照板有限元方式計(jì)算無(wú)梁樓蓋，而且按照柱上板帶和跨中板帶方式給出內(nèi)力和配筋。定義板帶后，軟件在計(jì)算簡(jiǎn)圖中對(duì)柱上板帶按照灰白色的一對(duì)平行雙虛線(xiàn)表達(dá)，而對(duì)跨中板帶按照一條粉色單虛線(xiàn)表達(dá)。如果沒(méi)有進(jìn)行這一步，則軟件將無(wú)梁樓蓋仍然按照普通樓板方式設(shè)計(jì)。普通樓板的計(jì)算方式主要分為手冊(cè)法和有限元法，有限元法還區(qū)分為是否考慮梁的彈性變形。即便對(duì)無(wú)梁樓蓋按照考慮了梁彈性變形的有限元法計(jì)算，但是配筋方式仍保持普通樓板方式，即按照房間的跨中和支座分別畫(huà)出鋼筋的方式，不能給出柱上板帶、跨中板帶的配筋方式。軟件自動(dòng)生成柱上板帶。自動(dòng)生成的柱上板帶的寬度可有三種取值方法，

17、一是按照板帶間寬度的1/4，二是按照柱帽的寬度取值，三是對(duì)前兩種方式的結(jié)果取大。在計(jì)算參數(shù)中由用戶(hù)選擇取值方法： 軟件在下列位置生成柱上板帶1）沿著梁高不大于樓板厚度的梁；2）梁高雖然大于板厚，但是梁兩端布置了柱帽的梁；3）墻上沒(méi)有梁，但墻兩端有柱，且柱上布置有柱帽。 軟件對(duì)以墻為支座的樓板，或梁高大于板厚的梁處不生成柱上板帶，對(duì)于沒(méi)有柱上板帶的樓板仍然按照普通樓板的方式計(jì)算和配筋。因此，無(wú)梁樓蓋的柱上板帶跨中板帶配筋方式和普通樓板的配筋方式可以同時(shí)在一層平面上同時(shí)設(shè)計(jì)和繪圖。應(yīng)用中最常見(jiàn)的問(wèn)題就是柱上板帶的寬度不夠，柱上板帶的寬度應(yīng)可以包住板上負(fù)彎矩區(qū)域的寬度，特別是應(yīng)該

18、包住靠近柱支座范圍的負(fù)彎矩區(qū)域。柱上板帶寬度越小則跨中板帶的寬度越大。正常的跨中板帶主要承受板的正彎矩，因此下部鋼筋計(jì)算結(jié)果較大，而上部鋼筋一般為構(gòu)造鋼筋；同樣柱上板帶的中間部位也主要承擔(dān)正彎矩和配置下部鋼筋，板帶方向的上部鋼筋也應(yīng)為構(gòu)造鋼筋。但是當(dāng)樓板負(fù)彎矩區(qū)域大于柱上板帶的寬度時(shí)，伸出部分的負(fù)彎矩鋼筋的計(jì)算結(jié)果將決定跨中板帶的上部鋼筋配置，或者柱上板帶頂部貫通鋼筋的配置，從而出現(xiàn)板頂鋼筋配置過(guò)多的結(jié)果。柱上板帶寬度不夠的原因一般是因?yàn)橛脩?hù)設(shè)置的柱帽尺寸過(guò)小，軟件默認(rèn)是根據(jù)柱帽尺寸生成柱上板帶寬度，因此自動(dòng)生成的寬度過(guò)小。此時(shí)應(yīng)人工干預(yù)修改柱上板帶的寬度到合適的數(shù)值。2、按有限元方式計(jì)算樓板對(duì)無(wú)梁樓蓋應(yīng)按有限元方式計(jì)算樓板，軟件考慮了柱帽影響，即在柱帽處的單元按照柱帽+樓板厚度計(jì)算和配筋。 布置了樓板加腋時(shí)，軟件還考慮加腋厚度的影響。應(yīng)設(shè)置為考慮梁的彈性變形，否則計(jì)算不出無(wú)梁樓蓋的受力狀態(tài)。當(dāng)柱之間的梁不是虛梁而是暗梁時(shí)，由于梁高與板厚一致形成重疊，為避免造成無(wú)梁板計(jì)算剛度被放大，板有限元計(jì)算時(shí)忽略了梁的截面剛度。計(jì)算前必須在計(jì)算參數(shù)中勾選計(jì)算方法