淺談無梁樓蓋在地下車庫設(shè)計中的應(yīng)用

(河南埃德莫菲建筑設(shè)計有限公司, 河南 鄭州 450000 )

淺談無梁樓蓋在地下車庫設(shè)計中的應(yīng)用

荊建輝

(河南埃德莫菲建筑設(shè)計有限公司, 河南 鄭州 450000 )

現(xiàn)如今無梁樓蓋的應(yīng)用越來越廣泛，主要是因為它有著許多的優(yōu)點，被廣泛使用在我國許多的地下車庫中。本文主要先講述了無梁樓蓋的一些主要特點及其我國對其的一些相關(guān)研究，然后以某地下車庫建筑工程為例，依據(jù)該工程場地所處自然條件，從地基基礎(chǔ)設(shè)計、平面布置、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計等角度出發(fā)，對地下車庫無梁樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行了詳細(xì)闡述，指出無梁樓蓋經(jīng)濟(jì)、美觀、適用，值得推廣應(yīng)用。

地下車庫；無梁樓蓋；地基基礎(chǔ)；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.地下室無梁樓蓋頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)研究

1.1 計算方法的選擇。

垂直荷載作用下板柱結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及位移計算方法有：經(jīng)驗系數(shù)法、等代框架法和有限元法三種。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的經(jīng)驗系數(shù)法和等代框架法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)代板柱結(jié)構(gòu)計算的要求。目前由于科技的不斷進(jìn)步，有限元法得到了更加的完善和發(fā)展，分析軟件發(fā)達(dá)，計算準(zhǔn)確，操作簡便，在實際的板柱結(jié)構(gòu)計算中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.1.1 經(jīng)驗系數(shù)法

經(jīng)驗系數(shù)法最簡單的計算方法之一，設(shè)計人員可以不借助任何計算工具而直接手算，所以此項技術(shù)被予以廣泛應(yīng)用。由于采用這種方法需要經(jīng)過試驗研究及經(jīng)驗，所以此方法僅適用于一定的規(guī)則結(jié)構(gòu)，使用經(jīng)驗系數(shù)法需滿足以下幾個條件：

(1)任一區(qū)格板的長邊和短邊之比不大于1.5。

(2)對檢查測算的方向上必須有3個及以上的連續(xù)跨。

(3)在同一個方向上最大與最小的跨度比值要小于1.2。

(4)活荷載為均布荷載，其靜荷載必須小于三倍。

(5)如計算柱網(wǎng)不規(guī)則，則其偏離值將不可大于總跨度的10%

1.1.2 等代框架法

等代框架法也是一種手工近似計算的方法，采用這種方法進(jìn)行計算時是將計算構(gòu)件分成兩部分，即縱向與橫向這兩部分等代框，并以此來對這兩部分進(jìn)行分別計算分析的過程。使用與任一區(qū)格的長跨與短跨之比不大于2的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，計算時需要特別注意結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重對柱內(nèi)內(nèi)力的影響。

1.1.3 有限元法

無梁樓蓋的有限元法采用的是將樓蓋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件人為的劃分成很多較小的部分進(jìn)行計算的過程，采用這種方法將樓蓋的跨中、柱上板帶及柱帽的尺寸進(jìn)行測量，并將其結(jié)構(gòu)關(guān)系與邊界條件進(jìn)行模擬測試，并根據(jù)模擬結(jié)果對結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行計算。在具體工程中，常用如PKRM中的SLBACAD模塊和SPA2000無梁樓蓋模塊等計算軟件進(jìn)行計算。

1.2 各結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸設(shè)計。

1.2.1 無梁板厚的取值

《鋼筋混凝上升板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》(GBJ130- 1990)等相關(guān)文獻(xiàn)對于無梁板厚的取值都有明確規(guī)定，例如對于一般的室內(nèi)停車、辦公餐飲等功能房間的非預(yù)應(yīng)力有托板樓板，文獻(xiàn)推薦板厚應(yīng)大于或等于長跨跨度的 1/35，而對于一些板上有覆上或其他較重荷載時，板厚應(yīng)適當(dāng)加厚。

1.2.2 柱帽的取值

柱帽有減小板件計算跨度、保證柱對于頂板的沖切等兩個方面的作用，其尺寸的取值由頂板配筋、柱對頂板的沖切等各方面因素決定。柱帽的形狀有錐形、矩形、錐形與矩形的組合型三種，其中矩形柱帽因施工比較方便、配筋計算容易使用比較廣泛。

2.工程簡介及自然條件

本工程為某地下車庫，層高 3.6m。在平常的時候是汽車庫，打仗的時候可以作為人防物資庫，其防護(hù)的類別與等級分別為乙類和六級。車庫的結(jié)構(gòu)為板柱結(jié)構(gòu)，其頂板為沒有梁的空心樓板，這種樓板是采用混凝土灌注壓漿技術(shù)制成的。且所有樓板采用的都是這種鋼筋混凝土方式?？拐鸬牡燃壥橇?，地震的基本加速度我們設(shè)計的是0.05g，如果按照抗震設(shè)計來劃分這個工程應(yīng)該稱為丙類建筑工程。該工程設(shè)計的使用期限為五十年，其地基基礎(chǔ)的設(shè)計等級劃分為丙級，基本雪壓為S0=0.3KN/㎡，基本風(fēng)壓為W0=0.5KN/㎡。此地下車庫建筑在建筑現(xiàn)場類別中為三類，所有擬建場地均不進(jìn)行液化判別及處理。此場地從抗震方面來說是一般的地段，其所處環(huán)境具有自重濕陷的特性，而場地標(biāo)準(zhǔn)凍身為1.34米。且經(jīng)過勘探地下水為潛水，分析得其水源為降雨與其他的分支水源補給。經(jīng)過勘察我們得知地下的水位在地下9.40m到13.90m這個區(qū)間。施工現(xiàn)場的地基土和地下水有弱腐蝕性，對混凝土構(gòu)件與及鋼筋有著弱腐蝕性。

3.地下車庫上部結(jié)構(gòu)的計算

3.1 地下車庫平面布置

對此地下車庫的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析的方法上，我們采用的是中國建筑科學(xué)院研制的SAT-WE軟件(結(jié)構(gòu)空間有限元分析設(shè)計軟件)進(jìn)行計算。在地下車庫的基礎(chǔ)分析上我們采用的是該院編制的《獨基、條基、鋼筋混凝土地基梁、樁基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)設(shè)計軟件》。經(jīng)過分析此地下車庫在地震作用的方面按照六度進(jìn)行計算，同樣抗震措施的構(gòu)建方面也采用六度，設(shè)防類別上采用的是乙類。車庫的框架結(jié)構(gòu)抗震等級定為四級。

地下車庫的平面布局圖如下：

由此圖可知，該車庫框架柱截面為600毫米乘以600毫米，框架的主梁截面為800毫米乘以420毫米，和800毫米乘以450毫米。人防區(qū)域的樓板厚度為450毫米，非人防區(qū)域的樓板厚度為420毫米，剪力墻厚度為300毫米。

3.2 設(shè)計時需要注意的計算事項

進(jìn)行設(shè)計計算時我們需要注意的主要有以下幾點：

該地下車庫選用的內(nèi)置模為薄膜方箱空心板，所以我們在設(shè)計的過程中要采用PKPM的SATWE與Slabcad軟件進(jìn)行相關(guān)的計算。

（1）在PMCAD的模型里輸入等代梁，需按規(guī)定取柱距一半，當(dāng)?shù)却旱淖灾爻绦蚩梢赃M(jìn)行自動計算時，會將空心樓板的厚度作為板厚，荷載要會選用實際荷載，若程序要自動進(jìn)行板重計算，那么就要對負(fù)荷載進(jìn)行校正。

（2）在進(jìn)行 SATWE的整體分析后，我們不用選用 SATWE配筋與內(nèi)力的結(jié)果，要直接轉(zhuǎn)入Slabcad來進(jìn)行計算，我們在選擇定義樓板的荷載的時候，一定要注意該程序是會自動進(jìn)行計算的，輸入板厚*25的恒載，所以當(dāng)恒載值不大于板厚*25的時候，那么輸入的負(fù)荷載可以扣除，依然是空心樓板的厚度作為板厚。

（3）在Slabcad里面輸入柱帽，單元寬度選擇相當(dāng)重要。在進(jìn)行非人防工作的設(shè)計過程中，我們必須劃分出800毫米至1200毫米的單元，且此單元需有3根劃分的紅線從柱帽范圍內(nèi)穿過。在進(jìn)行人防工作的設(shè)計時候，我們需要可以劃分出1600毫米至2000毫米的單元，并將一根紅線在柱帽中穿過。在進(jìn)行單元劃分過程中要盡量用方格，避免用三角格。

（4）在Slabcad后，我們需要計算的出配筋圖與彎矩包絡(luò)圖，這些都是按照板帶來輸出的，這里面包含了內(nèi)力與配筋的總值，而非每段（米）的值，所以一定要選定最小配筋率。

（5）板帶配筋選用額是均布的方式，先計算出跨中板帶的板底板頂筋，再將配筋圖支座的一半作暗梁的鋼筋，這就要將板帶支座的一半鋼筋配置在柱上板帶里（需扣除暗梁寬度）。

（6）空心板抗剪，我們按照PMCAD的雙向板剪力來進(jìn)行計算，板內(nèi)的荷載總量平均的分?jǐn)偟礁髯儊磉M(jìn)行計算。

（7）柱子與明梁的配筋，用2011年版本的PKPM，應(yīng)該按照這個方法來進(jìn)行計算：改等代梁為100乘以100的虛梁，在SATWE里我們定義的樓板是彈性板6，在SATWE中，下面一步的計算要按照總剛來計算，在經(jīng)過SATWE進(jìn)行分析，這樣就可以比較精確的計算出柱與梁的配筋，當(dāng)然最好還是用等代梁模型對梁箍筋做計算。

（8）柱子與明梁的配筋，用2012年版本的PKPM，需通過此方法計算：將等代梁改暗梁，且定義樓板為彈性板6，通過梁、彈性板的相互關(guān)系，再進(jìn)行下一步按照總剛的計算，進(jìn)一步計算出柱與梁的配筋。

3.3 設(shè)計計算的主要參數(shù)

在進(jìn)行設(shè)計計算過程中主要用到的參數(shù)有：

我們要先了解該地下車庫的建筑抗震等級為六度，所以在設(shè)計過程中要了解其基本地震加速度為0.05g，和該建筑物的現(xiàn)場場地類別為三類，并且是二級自重濕陷性的場地。該車庫的建筑結(jié)構(gòu)為板柱結(jié)構(gòu)，其混凝土的容積量為26kN/m3，其框架抗震等級為四級，剪力墻的抗震等級為三級。周期的折減次數(shù)是 0.8，基本的風(fēng)壓為 W0=0.5KN/㎡，基本雪壓為S0=0.3KN/㎡。

3.4 該車庫的模擬計算結(jié)果

（1）該車庫的振動周期

該車庫在扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時的振動周期，以X、Y方向的平動系數(shù)，則該車庫的扭轉(zhuǎn)系數(shù)如表所示：

振型號 周期/s 轉(zhuǎn)角 平動系數(shù)（X+Y) 扭轉(zhuǎn)系數(shù)1 0.1805 0.10 0.02（0.02+0.00） 0.98 2 0.1664 178.35 0.00（0.00+0.00） 1.00 3 0.1310 179.31 0.01（0.01+0.00） 0.99 4 0.0782 90.18 0.98（0.00+0.98） 0.02 5 0.0768 28.27 0.02（0.01+0.01） 0.98 6 0.0719 0.00 0.00（0.00+0.00） 1.00

（2）該車庫位移

當(dāng)該車庫在工況1的情況下，則X方向上的地震作用下樓層最大位移，X方向上最大的層間位移角為1/9999第1層第1塔。

當(dāng)該車庫在工況2的情況下，則Y方向上的地震作用下樓層最大位移，Y方向上最大的層間位移角為1/9999第1層第1塔。

通過以上測算可以得出，計算結(jié)果均符合規(guī)范的需要。

4.結(jié)束語

從上文可以了解到，無梁樓蓋在建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)計是比較廣泛的，由于其具有不設(shè)梁及雙向受力的特性。所以，就使得采用這種方法進(jìn)行設(shè)計的建筑的高度要比一般的樓蓋結(jié)構(gòu)要小，這樣講使整個建筑物的樓層空間加大，并可以有效的改善樓房的采光效果及通風(fēng)衛(wèi)生條件。正因為這些優(yōu)勢，在目前我國的建筑行業(yè)中，采用無梁樓蓋方式進(jìn)行設(shè)計的樓盤也越來越多，并且采用無梁樓蓋的建筑比采用肋梁樓蓋來說投入的資金也較少。因此，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的形式的發(fā)展一定會非常好的。

[1]張曉虎 地下車庫無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)措施[J] 中國建筑工業(yè)出版社 2014，7（12）：67-75

[2]李紅云，姚力 地下室結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計優(yōu)化[J] 工程建設(shè)與設(shè)計 2013，12（23）：89-96

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Discussion on the application of non beam floor in the design of underground garage in

Jing Jianhui
(Henan Ed, Henan, Zhengzhou, 450000)

nowadays no beam floor is applied more and more widely, mainly because of its many advantages, is widely used in many of our country's underground garage.This paper mainly tells the story of no beam floor of some of the major features and our country of some relevant researches, and then to an underground garage construction project as an example, according to the project site the natural conditions, from the point of view of foundation design, layout, superstructure design, the underground garage without slab structure design points were described in detail, and points out that no beam floor economy, beautiful, applicable, it is worthy of popularization and application of.

underground garage; slab; foundation; structure design

YU375

A

荊建輝（1981.10-），男，本科，研究方向：工民建設(shè)計