常用楼板方案选型分析

时间：2024-12-25 15:56:39 来源：设计优化圈

背景介绍：

在建筑结构设计领域，楼板方案的选型对建筑物的安全性、经济性及适用性起着至关重要的作用，是结构设计的关键组成部分。不同的楼板方案具备各异的优缺点，其经济性与适用性也不尽相同，故而需要依据项目的具体特点进行综合考量。

楼板方案的重要性：

不同的楼板方案在建筑结构性能、施工工艺以及经济性等方面各有千秋。因此，根据项目特点选取一个合理且经济的楼板方案显得尤为关键。

本文的目的和结构：

本文对常见的五种结构楼板方案，即大板、加腋大板、无梁楼盖、单向次梁（如单次梁、单向双次梁等）、双向次梁（如十字梁、井字梁等）进行了全面深入的分析，涵盖了其优缺点、经济性和适用性等方面。通过详实的案例数据作为支撑，旨在为结构工程师在楼板方案选型时提供有价值的参考，以满足不同项目的实际需求。

01. 大板方案

1.1 定义和特点：

大板方案属于一种仅有框梁而不加次梁的梁板结构体系。其结构简图如下：

大板结构体系三维示意图

1.2 优点：

大板方案的布置简洁明了，施工效率颇高，整体造型干净利落、美观大方。由于没有次梁的存在，框梁高度相对易于控制，楼层净高得以提升，增加了建筑的使用高度。此外，因板厚较厚，混凝土的自防水性能较强，对于像地下室覆土顶板这样对防水有较高要求的区域，采用大板方案具有一定的优势。

1.3 缺点：

由于板的跨度较大，需要采用高强度的材料进行制作，造价相对较高。梁板交界处容易产生裂缝，板的挠度和裂缝控制也成为需要重点关注的问题。另外，大板方案需要较厚的混凝土板来满足计算要求，这导致楼板自重较大，对支撑结构的要求较高。当建筑层高较高时，会给施工带来一定的难度，并且吸收的地震力也较高，不利于抗震。

1.4 经济性分析：

鉴于大板方案的板跨度较大、板厚较厚，板配筋也较大，混凝土和钢筋的综合成本较高。在大多数情况下，与有次梁的方案相比，其经济性略为逊色。只有在对防水有较高要求的地下室覆土顶板，由于新的防水通用规范要求板厚不小于 250，因此在其他次梁方案被限制了最小板厚的情况下，大板方案在大小柱网和小柱网的地下车库顶板具有一定的经济性优势。而在大柱网的地下室车库顶板方案中，则需要进一步对比分析才能确定其经济性。

1.5 适用性分析：

目前主要应用于对防水有较高要求的地下车库覆土顶板，以及住宅、酒店建筑中的客厅、大堂、客房、商店等需要满足建筑使用高度和建筑观感的场所。

1.6 案例展示：

地下室顶板

02. 加腋大板方案

2.1 定义和特点：

加腋大板方案是在大板方案的基础上，通过在板边缘增加腋板进行改进的一种方案。腋板能够提升板面的整体性和刚度，减小板面的变形。

其结构简图如下：

加腋大板结构体系三维示意图

2.2 优点：

加腋大板方案具有与大板方案相似的优点，如布置简单、造型美观、楼层净高较高等。对于防水有较高要求的区域，如地下室覆土顶板，采用加腋大板楼板方案同样具有优势。与大板方案相比，腋板能够有效地提高板的承载能力，减小板的跨度，使其承载能力更强，降低了梁板交界处的裂缝风险，造价也相对较低。

2.3 缺点：

加腋大板楼盖的施工相对复杂，楼板加腋处的支模较为困难，对施工人员的技术要求相对较高。并且，楼板加腋导致楼板整体自重更大，对支撑结构的要求较高，同样不利于抗震。其次，加腋大板楼盖仍然存在一定的挠度和裂缝控制问题。另外，由于腋板会突出墙面，从而影响建筑美观，因此客厅、大堂、客房、商店等对建筑观感有较高要求的地方一般不采用加腋大板。

2.4 经济性分析：

加腋大板由于整体性较好，梁板协调变形作用较强，其受力与无梁楼盖相似，可考虑采用弹性板 6 有限元分析的计算方法，使得梁和板配筋在大板的基础上大大减少，其经济性优于大板结构，在某些情况下甚至优于次梁结构体系。但目前该方案采用弹性板 6 的计算方法尚未普及，采用楼板刚性算法的较多，这也是加腋大板方案应用较少的主要原因，在这种情况下，其经济性与传统大板结构相差不多。

2.5 适用性分析：

目前主要应用于对防水有较高要求的地下车库覆土顶板以及工业厂房、路桥等楼板。

2.6 案例展示：

路桥楼板

03. 无梁楼盖方案

3.1 定义和特点：

无梁楼盖是一种不设置梁，楼板直接支承在柱上，楼面荷载直接通过柱子传至基础的板柱结构体系。这种结构传力简洁直接，并且增大了楼层净空。

其结构简图如下：

无梁楼盖结构体系三维示意图

3.2 优点：

在本文分析的所有楼板方案中，无梁楼盖的楼层净高是最高的，并且造型美观大方，有利于建筑设备管道的布置、安装以及建筑装修。由于板厚较厚，在防水方面也具有优势，工程造价相对较低，施工也非常便利。

3.3 缺点：

承载能力较低、变形较大，安全富余度较低。由于目前工程规范要求越来越严格，对工程质量要求更高，导致该方案的适用范围较小。

3.4 经济性分析：

一般情况下，无梁楼盖的经济性优于大板结构和加腋大板结构，在跨度在 6 米以内时，经济性更加明显，甚至优于次梁结构体系。

3.5 适用性分析：

目前主要应用于地下车库中间楼层的楼板以及部分有造型和净高需求的多层工业与民用建筑中，如商场、冷藏库、仓库等。

3.6 案例展示：

地库中间楼层的楼板

04. 单向次梁方案

4.1 定义和特点：

单向次梁方案是在大板结构的基础上仅在一个方向增加一道或多道次梁进行板跨分割的结构体系。次梁能够提高板面的整体性和刚度，减小板面的变形，其荷载传递路线较短，主次梁传力明确，板厚可以相应减少。

其中典型的代表为单次梁和单向双次梁结构体系，结构简图如下：

单次梁结构体系三维示意图

单向双次梁结构体系三维示意图

4.2 优点：

单向次梁方案布置简单，板厚较小，自重较轻，施工便利，板的挠度和裂缝控制相对容易一些。

4.3 缺点：

次梁搭载的主梁受力较大，梁尺寸相应增加，对建筑净高有一定的影响。且次梁的存在也影响了建筑美观，有条件时次梁布置时尽量布置在有砖墙的地方以便进行隐蔽处理。

4.4 经济性分析：

由于次梁分割了板跨，使得板厚和配筋都有较大幅度的减少。对于跨度较大的柱跨，在不限制最小板厚的情况下，其经济性较之大板结构有较大优势。

4.5 适用性分析：

目前主要应用于跨度较大（跨度大于 6 米）的地下车库楼板、商业办公建筑楼板、住宅楼板以及工业厂房楼板。

4.6 案例展示：

商业办公建筑楼板

地库负一层楼板

05. 双向次梁方案

5.1 定义和特点：

双向次梁方案是在大板结构的基础上增加两个方向的正交次梁进行板跨分割的结构体系。次梁能够提高板面的整体性和刚度，减小板面的变形，其荷载传递路线两个方向均较短，主次梁传力明确且受力均匀，板厚可以相应减少。

其中典型的代表为十字梁和井字梁结构体系，结构简图如下：

十字梁结构体系三维示意图

井字梁结构体系三维示意图

5.2 优点：

双向次梁方案布置简单，板厚较小，自重较轻，施工便利，板的挠度和裂缝控制相对容易。对比单向次梁方案，由于其两个方向传力平均，其整体性及可靠性更优，梁底平整的特点也使其相对美观一些，对建筑净高也有一定优势。

5.3 缺点：

双向次梁的存在会影响建筑美观，且较难采用隐蔽处理，并且经济性相对单向次梁方案较差。

5.4 经济性分析：

在板跨较大且不限制最小板厚的情况下，其经济性较之大板结构有一定优势，但一般情况下经济性不如单向次梁方案。

5.5 适用性分析：

目前主要应用于跨度较大（跨度大于 6 米）的地下车库楼板、商业办公建筑楼板以及工业厂房楼板。

5.6 案例展示：

商业办公建筑楼板

工业厂房建筑楼板

总结：

本文通过对目前常用的五种楼板方案的优缺点、经济性和适用性进行介绍和分析，旨在为实际工程提供参考价值。各个楼板方案均有其优势和劣势，在选择楼板方案时，需注意分析本工程的特点和核心需求，以便选出最为适合的楼板方案。同时，在此也期望大家在新材料的应用和新技术的发展下，不断创新，未来能够涌现出更优秀的楼板方案。

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