板带梁

从普通梁、扁梁到“板带梁”

应高飞 （福州经济技术开发区建筑设计院结构咨询所350001）2007-07

提要：本文介绍一种新颖的高层楼盖结构——“板带梁”，它将扁梁与无梁楼盖二种技术优点结合起来，变成一种新的梁板体系。这种“板带梁”克服了无梁楼盖设计中板梁分界线和配筋分区划分的模糊性，又将扁梁的高度再压缩从而又进一步达到加大室内净高或降低层高的目的。

关键词：扁梁、无梁楼盖、柱间板带、板带梁、净高。

The Development From Common Beam and Flat Beam to ‘Platelike Beam’

Ying Gao-fei

(Building Design Institute of Fuzhou Economy & Technology Development District 350001)

Abstract: A new floor structure ---‘The Platelike Beam’ used in tall buildings is introduced in this paper, which synthesizes the advantages of flat beam and floor without beam and makes a new beam-slab system. The ambiguity of boundary between the plate and the beam and division between districts of placing steel bars is overcome when designing floor without beam. It also further reduces in height of the flat beams and increases the interior net height or reduces the floor height.

Keywords: Flat Beam, Floor without Beam, Sheet between Columniations, Platelike Beam, Net Height

前言：

当今城市繁华地段地价昂贵，寸土寸金，设计更显重要，在有限的地块上尽量建造较多的高层建筑面积，当建筑总高度限定时就要尽量压缩层高，增加层数；在层数或层高确定后又要尽量满足建筑使用功能要求扩大建筑净高。在每项高层建筑工程设计时往往建筑与结构，结构与设备专业之间常为建筑创造良好的空间高度而发生“内战”，对结构来说常规普通梁板设计就遇到挑战，为此结构工程师们就要作出努力，对楼盖结构中主要的水平承重构件一梁要进行一系列的改进；从普通梁到扁梁，又从扁梁演变到“板带梁”。

扁梁结构：

上世纪八十年代，全国高层建筑蓬勃发展，福州也跟随城市建设大潮开始起步，当时承接外商投资的福州国际大厦设计，地上二十八层，地下二层，最大柱距为8﹒4米，若按常规设计梁高至少要做700毫米以上，梁下加上水管风道等高度和吊顶，如要保证净高2.3米以上则层高至少要做3﹒3米以上，而当时开发商限定层高为3米，这样给各专业设计带来了许多困难。初步设计时曾有人提出梁内留洞，使设备管道从洞中通过，虽然管道不占高度但梁高还是要加大一些，同时这样设计造成结构设计滞后，梁的模板、配筋设计复杂化，施工难度大，管网安装也困难，此方案最后被否决，唯一的办法是各专业内部优化，结构上就是压缩梁的高度，笔者当时提出扁梁方案，很快得到业主和筹建指挥部的同意，通过多次调正计算，梁高由750压缩到450，一方面满足了建筑功能和净高的要求，同时也满足结构规范各项要求。实施后得到较好的效果，扁梁结构除梁刚度减少和配筋略有增加这二项不利之外带来其它二十余项优点，详见“福州国际大厦结构设计简介既初议扁梁结构在高层建筑中的综合技术经济效益”一文，在1990年5月丹东第十一届全国高层建筑结构学术交流会上发表了上文，此文发表后获得与会同仁的一致好评，后来在全国扁梁被广泛应用。

板带梁的由来：

上世纪末当时承接了一个设计任务：福州中美大厦，地上三十层，地下二层，给定的标准层层高为2﹒9米，最大柱距7﹒9米，如采用扁梁结构，尽管扁梁比普通梁的梁高减少很多，但还是要占较大的高度，另外要布置水、电和风管，下面再做吊顶，室内净高实在太低了，如做无梁楼盖，对于三十层高层结构是不合适的，为了满足建设单位和建筑及其它专业的要求，并要为保证一定的净高，结构工程师又遇到一个新的挑战，为此结构采用一种新颖的高层楼盖结构“板带梁”（笔者命名）；它将扁梁与无梁楼盖二种技术优点结合起来而形成一种新的梁板体系。我们将扁梁高度尽量缩小至略大于无梁楼盖的板厚，又将扁梁宽度扩大到柱距的1/4左右，用它来代替无梁楼盖中的柱间板带而形成“板带梁”。这种“板带梁”结构克服了无梁楼盖在设计中板梁分界的不确定性和配筋分区划分的模糊性，又将扁梁高度再一次缩小，这样又进一步达到室内净高的要求。

工程简介：

中美大厦位于福州市古田路五一路交叉口东南角，建筑面积近3万m²，地下二层，地上三十层，地上一至七层商业、办公用房，八层以上为标准层公寓，层高仅2﹒9米（见图一），最大柱距7﹒9米，建筑设计上要结构保证2﹒60米净高，楼盖结构只有300mm的高度，其中还要包括建筑面层30mm。实际上在室内留给结构的高度只有270mm，因此结构无法按常规设计普通梁板或扁梁体系。也不宜做无梁楼盖结构。最终在标准层沿外围采用常规普通框架梁，楼内采用板带梁结构（见图二）。设计板带梁宽2000mm，梁高270mm，板厚按各板块尺寸决定，板带梁在柱子相交处为了加强抗冲切能力和相对减小板带梁的计算净跨，特设2000×2000×400的承托柱帽（见图三）。在此承托柱帽内除增加构造筋外另在承托柱帽砼内掺入1%体积率的钢纤维，以增加砼的抗冲切能力。工程施工顺利，于1995年底结构封顶。主体工程完成后各标准层楼板底直观视觉效果很好，显现各楼层顶面空间通透平整，无明显向下凸现的大梁轮壳，得到建设方和使用单位的称赞，也取得有关专家和参观者好评。

讨论：

设定有一柱网为7.2米×7.2米的楼层单元（见图四），分别采用普通梁板布置和板带梁方案设计，采用相同的板面使用荷载和墙体荷载进行设计计算比较，设计条件如下：

板面均布恒载2﹒5KN/m²；活载2KN/m²。

梁上均布线恒载9KN/m²；

（以上均未包括板、梁自重）

砼C30：钢筋I，Ⅱ级。（及）

经设计试算统计结果如下表1

表1

	a方案（普通梁板结构）	b方案（板带梁结构）	b/a（%）
砼折算厚度	21﹒27cm/m²	20﹒21cm/m²	95%
钢筋用量	24﹒65kg/m²	27﹒61kg/m²	112%
梁高	65cm	27cm	41﹒5%
净高	2﹒60m	2﹒60m	100%
层高	3﹒28m	2﹒90m	0﹒88%
增层比	3﹒25/3﹒25=1	3﹒25/2﹒87=1﹒13	113%

（注：建筑面层厚30mm）

从表1可以看出采用板带梁方案砼用量比普通梁板方案省5%，钢筋用量增加12%，而结构高度每层减少380mm。在同样的净高（2﹒6米），要求下层数可以增加13%。即三十层大楼在满足一定净高要求下可以多盖四层左右。这是一个相当可观的数字。

小结：

从以上讨论不难看出：采用板带梁对建筑增层或是提高建筑室内净高都有极大好处。从技术上分析采用板带梁结构，则板、梁分区明确，概念清晰，板梁计算区域分明，配筋范围也比较清楚，砼用量和侧模节约，钢筋用量略有增加但施工上绑扎钢筋和浇捣砼及养护都较方便，通过电脑计算，变形和裂缝宽度都在允许范围之内。但板带梁与竖向构件连接处刚度较差，在一定程度上会降低总体结构抗侧移刚度。但一般高层结构中以剪力墙（筒）为主要抗侧移构件，足以满足高层结构侧向水平位移的要求。因此板带梁在高层结构中可以采用并且有其较大的技术经济优势。

本文工作得到陈学秉、王欣、陈杨勇、陈克用、徐少曼、龚昌基、严万芬、应海芳等同志的大力协助，在此特以致谢！（笔者邮箱：ying_gf@vip.163.com）

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