建筑工程地下室無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

盧國華

(江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院,江西 南昌 330001)

1 前 言

地下室無梁樓蓋是直接將板通過柱帽支承于框架柱之上,框架柱與框架柱之間無框架梁及次梁,是雙向板柱結(jié)構(gòu)體系。無梁樓蓋結(jié)構(gòu)地下室主體框架柱采用矩形柱,中間柱柱頂設(shè)置托板及柱帽,形成剛域,作為樓板的支座,邊柱設(shè)置半柱帽,形成板柱體系,少部分特殊區(qū)域設(shè)置大梁,局部形成梁板體系。

相比傳統(tǒng)的梁板結(jié)構(gòu),地下室無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系具有體系簡單、傳力路徑短、施工模板簡單、基礎(chǔ)埋深小、基坑開挖量小、施工速度快、地下室頂板底美觀平整、便于水電通風(fēng)等管線安裝、綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好等一系列特點(diǎn)。同時(shí),無梁樓蓋不但適用于非人防區(qū),還適用于6級(jí)(6B級(jí))人防區(qū)。

2 地下室無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的方案選擇

無梁樓蓋按是否設(shè)置柱帽分為：不設(shè)柱帽、設(shè)錐形柱帽、設(shè)方形柱帽。柱帽的作用的抗沖切。傳統(tǒng)的無梁樓蓋為等厚無梁樓蓋,近些年,隨著技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了柱上板帶比其它部位板厚的不等厚無梁樓蓋。不等厚無梁樓蓋無論是在受力合理性上還是在材料用量上都優(yōu)于等厚無梁樓蓋。所以我們應(yīng)優(yōu)先考慮不等厚無梁樓蓋。

3 工程項(xiàng)目案例

某項(xiàng)目所在地的抗震設(shè)防烈度為6度,地震作用加速度值為0.05g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,建筑抗震設(shè)防類別為丙類。建筑安全等級(jí)為二級(jí),框架抗震等級(jí)為四級(jí),場地類別為Ⅱ類。本項(xiàng)目地下室工程為是單層地下車庫,地下車庫總建筑面積為26000m2,地下室底板板面的標(biāo)高為-4.600m,頂板板面標(biāo)高為-1.400,頂板覆土厚度為1.100m,建筑單體室外地面標(biāo)高為-0.300m。室外地面設(shè)置有消防車道及植物種植。

本地下室主體結(jié)構(gòu)為板柱抗震墻體系,基礎(chǔ)采用平板式筏板基礎(chǔ)(帶反柱帽)。所有構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30防水混凝土(后澆帶為C35防水混凝土),抗?jié)B等級(jí)底板和側(cè)墻為S8,頂板為S6。鋼材采用HRB400級(jí)。主要活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：地下室頂板14KN/m2,地下室底板3.5KN/m2,其它荷載按荷載規(guī)范要求

4 消防車道的荷載計(jì)算

因本地下室頂板為雙向板結(jié)構(gòu),根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范要求,消防車道的荷載值為20KN/m2。我國現(xiàn)行《荷載規(guī)范》指出,由于消防車的總重量達(dá)到300KN,對(duì)于車道的壓力為60KN,輪胎在地面的尺寸大小為0.6×0.2m,而消防車道板的跨度為5.0×8.0m,要求在消防車道能夠由兩輛消防車并排駛過,因此我們要求兩輛消防車對(duì)車道作用力經(jīng)過擴(kuò)散作用之后的活荷載進(jìn)行加以分析。

5 有限元分析法在地下室無梁樓蓋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在對(duì)地下室無梁樓蓋設(shè)計(jì)過程中,我們可以采用有限元分析法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。其步驟為：首先,需要根據(jù)是奇跡情況建立一個(gè)三維模型。在建立模型的過程中,我們需要注意的是,需要在柱上布置一道矩形截面虛梁,要求該量的截面尺寸為100×100。在此處布置矩形截面虛梁的主要目的有兩個(gè)方面,一方面是在處理數(shù)據(jù)之前,軟件可以將地下室樓板的外界信息自動(dòng)讀取,從而對(duì)其信息進(jìn)行合理的分析,便于模型的建立；另一方面可以將彈性樓板單元?jiǎng)澐譃閹讉€(gè)部分,起到輔助作用。

其次,根據(jù)建立的模型以及分析的結(jié)果采用有限元分析法來對(duì)無梁樓蓋進(jìn)行合理的分析,在分析的過程中,我們需要清楚的知道,受到有限元分析法的理論的影響,導(dǎo)致其劃分的樓板存在很大的差異,這就影響到最后結(jié)果的精確度,據(jù)此,為了保證其結(jié)果的精確度,可以采取1000mm進(jìn)行分析與計(jì)算。另外,在頂板開洞的過程中,由于會(huì)對(duì)柱上板帶以及跨中板帶上的配筋產(chǎn)生不同程度的影響,因此施工人員必須要從實(shí)際情況出發(fā),采取合適的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算。最后,再根據(jù)有限元分析法的結(jié)果以及開發(fā)商的要求來對(duì)地下室進(jìn)行無梁樓蓋設(shè)計(jì)。

6 抗沖切計(jì)算

抗沖切計(jì)算是無梁樓蓋最重要的內(nèi)容。為加強(qiáng)板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切承載力,一般可以采取以下措施：(1)將板柱節(jié)點(diǎn)附近板的厚度局部加厚或加柱帽；(2)可采用穿過柱截面布置板內(nèi)的暗梁,暗梁由抗剪箍筋與縱筋組成；(3)可采用互相垂直并通過柱子截面的型鋼焊接而成的型鋼剪力架。

7 結(jié)語

在對(duì)地下室進(jìn)行無梁樓蓋設(shè)計(jì)的過程中,應(yīng)優(yōu)先考慮采用不等厚無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系,并采用有限元分析法來計(jì)算出消防車道的活荷載,并按荷載規(guī)范要求選取相關(guān)荷載,再進(jìn)行無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。現(xiàn)在地下室在建設(shè)項(xiàng)目中越來越普遍,這種具有一系列優(yōu)勢的無梁樓蓋結(jié)構(gòu)越來越受到大家的青睞。