無(wú)梁樓蓋地下車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及對(duì)策

郝娜

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.1 模型計(jì)算的合理性

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要了解建筑物結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，做好相關(guān)分析，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要明確傳力路徑，保證傳力路徑的簡(jiǎn)潔性，傳力路徑為板→柱→基礎(chǔ)，盡量不要有轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；車庫(kù)頂部活荷載需考慮完善，例如綠化植被的荷載、覆土荷載、消防通道的荷載；板柱結(jié)構(gòu)的頂部為無(wú)梁樓蓋，其中板帶的計(jì)算方法尤其重要，必須符合實(shí)際情況，方能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的合理性、科學(xué)性。

1.2 模型計(jì)算的經(jīng)濟(jì)性

一般情況下車庫(kù)頂部存在1.2～1.8m厚的覆土恒荷載，消防車活荷載為20～35kN/m2，造成地下車庫(kù)頂部荷載較大；地下車庫(kù)室內(nèi)有各種設(shè)備管道及風(fēng)道，正常情況下占據(jù)樓板下0.8m高度空間；地下車庫(kù)柱網(wǎng)較大，在8～9m范圍；以上三種情況造成板柱結(jié)構(gòu)的地下車庫(kù)板厚鉸大、配筋多。

如果采用平板式板柱結(jié)構(gòu)，在整個(gè)車庫(kù)范圍內(nèi)板厚會(huì)達(dá)到400mm甚至更多，增加混凝土及鋼筋用量，增加建筑物自重；若采用平板+柱帽（柱托）式板柱結(jié)構(gòu)，可以減小整個(gè)樓板的厚度，減少鋼筋用量，減少建筑物自重，對(duì)于結(jié)構(gòu)受力是有利的。要想使結(jié)構(gòu)更具有經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)從結(jié)構(gòu)受力上分析，使結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的布置符合外部荷載組合的設(shè)計(jì)效應(yīng)分布。

1.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要嚴(yán)格按照規(guī)范及受力條件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是那些薄弱環(huán)節(jié)，既要考慮到計(jì)算模型合理問(wèn)題，也要考慮到構(gòu)造措施。構(gòu)造措施是從構(gòu)造上對(duì)結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件起到加強(qiáng)作用，提高構(gòu)件的極限承載能力及變形能力。應(yīng)設(shè)置暗梁、柱帽、板帶做好構(gòu)造措施的設(shè)計(jì)，按受力概念來(lái)考慮設(shè)計(jì)加強(qiáng)部位，可以提高結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2.1 板計(jì)算方法錯(cuò)誤

無(wú)梁樓蓋地下車庫(kù)的板計(jì)算模型的不合理會(huì)引發(fā)的坍塌事故，傳統(tǒng)板計(jì)算方法按雙向板受力平面導(dǎo)荷原則將荷載傳導(dǎo)入支座暗梁，暗梁上部受力為線荷載，整個(gè)板假定為剛性板，參加結(jié)構(gòu)整體計(jì)算，此種板方法的計(jì)算結(jié)果導(dǎo)致暗梁配筋比實(shí)際配筋面積小，柱上板帶配筋量小。

2.2 板沖切計(jì)算不足

無(wú)梁板必須進(jìn)行受沖切承載力計(jì)算，沖切破壞為混凝土板在集中力作用下沿非柱形式的空間斜曲面發(fā)生的、以錯(cuò)動(dòng)變形為主的局部脆性破壞。

近年已完成的無(wú)梁樓蓋地下車庫(kù)有發(fā)生整體沖切破壞的案例，柱子沒(méi)有發(fā)生破壞，屋蓋坍塌，板構(gòu)件在柱邊出現(xiàn)斜向裂縫，甚至發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，使結(jié)構(gòu)承載能力、正常使用狀態(tài)不滿足使用要求。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題解決方法

3.1 板計(jì)算模型的選擇

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）第6.6.3條無(wú)柱帽平板在柱上板帶中按本規(guī)范要求設(shè)置暗梁時(shí)，不可把平板作為有邊梁的雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì)。

板計(jì)算應(yīng)選取有限元計(jì)算方法，恒活面荷載直接作用在彈性樓板上，不被導(dǎo)算到周邊的梁墻上，板上的荷載是通過(guò)板的有限元計(jì)算才能導(dǎo)算到周邊桿件，同時(shí)也傳給柱，有限元計(jì)算方式傳給柱、墻不僅有豎向荷載，還有面外彎矩和扭矩，而且有限元計(jì)算的彈性板不僅參與恒活豎向荷載，還參與了地震力等水平荷載的計(jì)算；依據(jù)板的受力特性，應(yīng)選擇采用真實(shí)計(jì)算平面內(nèi)及平面外剛度的彈性板，以便模擬樓板的剛度和面外變形，這樣計(jì)算結(jié)果可以直接得出彈性板本身的配筋。

3.2 板沖切的構(gòu)造及計(jì)算

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）第6.5.6條，在豎向荷載、水平荷載作用下，當(dāng)考慮板柱節(jié)點(diǎn)計(jì)算截面上的剪應(yīng)力傳遞不平衡彎矩。無(wú)梁樓蓋的地下室頂板消防車荷載、厚覆土、植被等引起的不平衡彎矩會(huì)對(duì)地下室無(wú)梁樓蓋板柱節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生較大的影響，不平衡彎矩的存在使其受力特性及破壞形態(tài)更為復(fù)雜。應(yīng)當(dāng)采用規(guī)范附錄F的計(jì)算方法得到支座處等效集中反力來(lái)計(jì)算沖切。

當(dāng)無(wú)梁樓蓋支座范圍內(nèi)荷載較大，可在柱范圍內(nèi)設(shè)置柱帽或柱托。見(jiàn)圖1為有柱帽板配筋量，板頂支座處配筋1950mm2；圖2為無(wú)柱帽板配筋量，板頂支座處配筋2571mm2。通過(guò)對(duì)比可以看出有柱帽的板頂配筋量更小，受力更合理。

圖1

圖2

設(shè)計(jì)人員要重視土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不斷學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)，在滿足安全建設(shè)的同時(shí)要更多的考慮經(jīng)濟(jì)因素，避免浪費(fèi)，從而推動(dòng)我國(guó)土木工程建設(shè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。