地下室頂板標(biāo)高有高差時的設(shè)計比較

沈菊

【摘要】在地下室頂板設(shè)計的過程中本文地下室頂板高差采用三種處理形式進(jìn)行對比分析，即考慮板面錯層、不考慮板面錯層、修改梁端頂標(biāo)高的方式，結(jié)合工程實例，對地下室頂板在PKPM模型中的計算問題進(jìn)行了探討，針對分析結(jié)果給出了設(shè)計和建議，為解決地下室頂板梁柱在PKPM模型中的計算問題提供了思路。希望能夠進(jìn)一步提高地下室頂板設(shè)計和施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】地下室頂板；框架節(jié)點；板面錯層；節(jié)點標(biāo)高

前言：

現(xiàn)代城市建筑無論是公共建筑或者是居住建筑，絕大部分都離不開地下室設(shè)計。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代地下室建筑結(jié)構(gòu)向著體型復(fù)雜、功能多樣的綜合性方向發(fā)展，使帶有地下室樓板標(biāo)高不一致的建筑經(jīng)常得到應(yīng)用。有時，因建筑條件所限需要樓板標(biāo)高不一致，讓樓層空間得到較多的釋放，更加利于提高建筑空間使用率，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。由于地下室頂板上的覆土要求及其他建筑功能需求等，在主樓室內(nèi)外交接處，地下室頂板常常需要錯層，在結(jié)構(gòu)計算軟件PKPM中，對于此類問題的處理沒有統(tǒng)一的做法，通過本文三種處理方式的對比，再根據(jù)地下室現(xiàn)場施工的實際情況，做到最優(yōu)選擇，以便提高地下室頂板的設(shè)計和施工的質(zhì)量和效率等。

1.框架基本信息及模擬

本文擬通過一個此類問題簡單示例，采用常用的三種PKPM模型處理方法即考慮板面錯層、不考慮板面錯層、修改梁端頂標(biāo)高的方式進(jìn)行計算比較，分析其優(yōu)劣及適用情況。

例如：

一層地下室結(jié)構(gòu)，X向為4m×8，Y向為4m×6，恒荷載為5.0kN/m2（不含梁板自重、覆土荷載），活荷載為10.0kN/m2（不考慮消防車荷載），⑤軸左側(cè)層高為2.7m，⑤軸右側(cè)層高為3.3m，抗震設(shè)防烈度為6度（第二組），四類場地，抗震等級四級，基本風(fēng)壓0.45kN/m2?？蚣苤叽?00mm×500mm，框架梁尺寸300mm×700mm，次梁尺寸200mm×600mm。平面圖如圖1所示。

圖1平面布置圖

圖中⑤軸為變標(biāo)高處框架梁尺寸為300mm×1200mm。

計算：

在PKPM中采用三種模型分別進(jìn)行計算。模型1為不考慮板面錯層，統(tǒng)一標(biāo)高為3.3m；模型2為考慮板面錯層，①軸～④軸將節(jié)點標(biāo)高降低600mm，④軸～⑤軸之間的梁采用修改梁端頂標(biāo)高的方式降低梁右側(cè)標(biāo)高；模型3為考慮板面錯層①軸～④軸將節(jié)點標(biāo)高降低600mm，④軸～⑤軸之間的梁不采用修改梁端頂標(biāo)高的方式降低梁右側(cè)標(biāo)高。三種方式計算得到的構(gòu)件內(nèi)力和配筋存在一定的差異，見表1～表3。

2結(jié)果分析

2.1結(jié)果分析

在PKPM模型中對三種處理方法分別進(jìn)行計算分析，采用PKPM配筋簡圖中的配筋面積計算結(jié)果進(jìn)行比較，KL1，L1和KZ1的比較結(jié)果見表1～表3。

表1 KL1 （面積單位mm*mm）

表2 L1（面積單位mm*mm）

表 3 KZ1（面積單位mm*mm）

由表1，表2可以看出：

1）對于KL1來說，模型1中As4最大。模型2中As4，As5左，As5右均較小，模型3中As4最小，As5左，As5右與模型1相當(dāng)，均大于模型2。模型2變截面處支座配筋之所以最小，是因為支座兩邊在模型中錯開，未按連續(xù)梁計算。對于As4配筋來看，之所以模型2與模型3配筋均遠(yuǎn)小于模型1，通過查看內(nèi)力簡圖，可知之所以出現(xiàn)這種情況，是因為PKPM模型計算對于梁頂標(biāo)高變化時的板活荷載不能有效地傳遞到梁上，從而導(dǎo)致此部位配筋明顯偏小。模型1與模型3因為支座兩邊在模型中未錯開，是按連續(xù)梁計算的，在高差變化處此部位配筋明顯比模型2大。

2）對于L1來說，模型1中As3和As4最大，模型2，3中的As3和As4明顯偏小，原因同上；模型2中As5左最大。其余部位配筋基本一致。數(shù)字軸方向梁配筋情況同字母軸，梁變標(biāo)高相關(guān)范圍的梁配筋在模型1，模型2， 模型3中的變化情況不再單獨列表比較。

3） 對于KZ1來說，由表3可看出，模型2配筋明顯增大，因為模型中左右梁不在同一個標(biāo)高上產(chǎn)生了錯層節(jié)點和短柱，左右梁端彎矩只能傳到柱上，而不能互相平衡， 導(dǎo)致此處框架柱配筋明顯偏大。模型3因左右梁雖不在同一個標(biāo)高， 但因支座兩邊在模型中未錯開，左右梁是按連續(xù)梁來計算，故此處框架柱配筋結(jié)果同模型1一樣均比模型2中的配筋小。但本實例左右高差600，剛好一個梁高，同時另一方向梁高1200，如完全按錯層梁計算，計算結(jié)果偏大。如果地下室板面高差超過一般梁截面高度時設(shè)計應(yīng)按錯層結(jié)構(gòu)來考慮，當(dāng)?shù)叵率野迕娓卟畈怀^一般梁截面高度時設(shè)計可不作為錯層結(jié)構(gòu)來考慮。

2.2結(jié)論與建議

1）對于梁配筋，若節(jié)點標(biāo)高變化則梁頂標(biāo)高有變化時PKPM模型中板活荷載不能有效地傳遞到梁上，將導(dǎo)致梁配筋偏小，這是對結(jié)構(gòu)很不利的。因此對于地下室頂板梁配筋，筆者建議采用第一種模型進(jìn)行計算。

2）對于柱配筋，特別是變標(biāo)高處柱配筋，按模型2計算偏于安全，考慮了左右梁端彎矩都傳遞到柱上的情況。

筆者建議，當(dāng)錯層處高差尺寸不大于梁高時，可按模型1（不考慮板面錯層）計算，并對標(biāo)高較高的梁豎向加腋，這樣可以加大豎向剛度。對于錯層處高差尺寸大于梁高時，按模型2（考慮板面錯層）計算，同時對標(biāo)高較高的梁豎向加腋，有利于水平力的傳遞，以充分保證變標(biāo)高處柱的安全。因地下室頂板存在高差，側(cè)向土加上地下室頂板的水平力傳到交接處的框架柱上，易產(chǎn)生錯層節(jié)點和短柱，甚至比一般框架樓層的錯層更嚴(yán)重，易產(chǎn)生短柱剪切脆性破壞，形成抗震薄弱部位，為防止此錯層部位的破壞，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時還應(yīng)采取相應(yīng)的措施盡量避免或減小此處的地震作用，以免此處的破壞。

本文僅對有錯層的地下室結(jié)構(gòu)作了簡單的初步探討。具體工程各有不同，需要我們設(shè)計人員具體情況具體分析。

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