無梁樓蓋地下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題及對策

李 玎 劉探梅

（西安市政設(shè)計院有限公司，陜西 西安 710068）

隨著國內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口與房屋建筑數(shù)量急劇增加，私家車的數(shù)量也在不斷增長。地下車庫的設(shè)計與建設(shè)，很好的滿足居民對于停車空間的巨大需求。但是，在進(jìn)行地下車庫的設(shè)計工作時，由于設(shè)計方面存在不足，導(dǎo)致了地下車庫設(shè)計缺乏科學(xué)性與合理性。因而，要加強(qiáng)對地下車庫設(shè)計工作中常見問題的分析，提高地下車庫的設(shè)計效果。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1.1 模型計算的合理性

在設(shè)計過程中，設(shè)計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)計時需要明確傳力路徑，保證傳力路徑的簡潔性，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)的頂部為無梁樓蓋，其中板帶的計算方法尤其重要，必須符合實(shí)際情況，方能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計模型的合理性、科學(xué)性。

1.2 模型計算的經(jīng)濟(jì)性

一般情況下車庫頂部存在1.2～1.8m 厚的覆土恒荷載，消防車活荷載為20～35kN/m2，造成地下車庫頂部荷載較大；地下車庫室內(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)的地下車庫板厚鉸大、配筋多。如果采用平板式板柱結(jié)構(gòu)，在整個車庫范圍內(nèi)板厚會達(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)，可以減小整個樓板的厚度，減少鋼筋用量，減少建筑物自重，對于結(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)計效應(yīng)分布。

1.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要嚴(yán)格按照規(guī)范及受力條件來進(jìn)行設(shè)計，尤其是那些薄弱環(huán)節(jié)，既要考慮到計算模型合理問題，也要考慮到構(gòu)造措施。構(gòu)造措施是從構(gòu)造上對結(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，按受力概念來考慮設(shè)計加強(qiáng)部位，可以提高結(jié)構(gòu)的可靠性、安全性。

2 樓蓋選型

地下停車庫的樓蓋結(jié)構(gòu)形式，采用無梁式或傳統(tǒng)梁板式，應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際情況確定。一般地下停車庫柱網(wǎng)在8～8.4m，頂板以上的填土厚度通常為1～3m，地下車庫內(nèi)設(shè)有通風(fēng)管、噴淋水管等機(jī)電管線，凈高最低點(diǎn)要求不小于2.2m(小型汽車庫)。樓蓋為梁板式時，地下停車庫的層高受梁高的影響可能會比較高，建議盡量采用大板的結(jié)構(gòu)形式，避免做次梁，由于目前主流的設(shè)計軟件的計算假定為只要是梁，就是板的支座，未考慮相對剛度與變形協(xié)同，是不正確的。地下車庫頂板一般較厚，次梁一般約束不了厚板的變形，配筋結(jié)果容易出現(xiàn)錯誤。有許多工程為了減少層高爭取有較大凈高、減少土方與水浮力，采用了無梁樓蓋，為了解決板的抗沖切，樓板設(shè)托板、斜柱帽，甚至樓板設(shè)置上反柱帽或者托板加上反柱帽。中間柱柱頂設(shè)置托板和斜柱帽，形成剛域，作為平板支座，邊柱邊墻可設(shè)置半柱帽，特殊的部位，如汽車坡道、人員出入口、排風(fēng)豎井處設(shè)混凝土外墻、內(nèi)墻或局部大梁。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

3.1 板計算方法錯誤

無梁樓蓋地下車庫的板計算模型的不合理會引發(fā)的坍塌事故，傳統(tǒng)板計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，整個板假定為剛性板，參加結(jié)構(gòu)整體計算，此種板方法的計算結(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。

3.2 板沖切計算不足

無梁板必須進(jìn)行受沖切承載力計算，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、以錯動變形為主的局部脆性破壞。近年已完成的無梁樓蓋地下車庫有發(fā)生整體沖切破壞的案例，柱子沒有發(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。

4 地下車庫無梁樓蓋設(shè)計常見問題的改善措施

4.1 選用合理的計算方法

①在進(jìn)行彎矩中柱帽的有效寬度數(shù)計算時，要合理選用設(shè)計方法，進(jìn)而能夠?yàn)楹罄m(xù)定向構(gòu)件中心線距離的計算打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，有效提高計算環(huán)節(jié)的精確性。②在進(jìn)行無梁樓蓋有效寬度的計算時，也要根據(jù)工程實(shí)際狀況確定柱帽總寬度，降低計算誤差。大量實(shí)踐表明，在承載力極限狀態(tài)下，雖然極限承載力能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但是可能引發(fā)樓板開裂或者是樓板過度變形等問題。因而，設(shè)計工作中要注重經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法的應(yīng)用，確保設(shè)計工作能夠滿足工程實(shí)際需求。此外，還要應(yīng)用計算軟件對計算結(jié)果的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，并在此基礎(chǔ)上做出一定的改進(jìn)，通過比較分析的方式來提高設(shè)計工作的效果。

4.2 提升設(shè)計結(jié)果的安全性

通過提高設(shè)計結(jié)果的安全性，可以有效改善地下車庫無梁樓蓋設(shè)計的整體效果。如果設(shè)計中承臺相對較大，那么計算結(jié)果將會與實(shí)際情況有著較大的差異。鑒于此，設(shè)計人員要應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法對彎矩設(shè)計值進(jìn)行合理的計算，這一過程中可以忽略柱帽高度計算。其次，在進(jìn)行加固計算工作時，設(shè)計人員要對柱帽高度進(jìn)行考慮，并且要保證在平衡極限狀態(tài)下，設(shè)計結(jié)果仍具有較高的安全性。此外，設(shè)計人員要對設(shè)計結(jié)果安全性引起足夠的重視。為有效避免施工環(huán)節(jié)中存在的堆載問題，施工時現(xiàn)場嚴(yán)禁出現(xiàn)不均勻堆載或者是超限堆載問題，并且這一要求要在設(shè)計方案中得以體現(xiàn)，提前做好相應(yīng)的防范工作。

4.3 提高樓蓋載荷設(shè)計的合理性

無梁樓蓋地下車庫的設(shè)計工作中，要對樓面荷載狀況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。具體設(shè)計工作中，首先要做好柱上板帶支撐的鋼筋總量的計算工作。之后，如果發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中板的寬度超過了柱帽的寬度，那么將造成設(shè)計結(jié)果缺乏安全性，這就要求設(shè)計人員對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。另外，樓面荷載設(shè)計工作中，還要嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范進(jìn)行，保證有效翼緣的寬度不低于柱上板的寬度，這樣一來能夠有效提高樓板的設(shè)計效率。

4.4 構(gòu)件尺寸的確定

尺寸確定主要包含三方面的內(nèi)容：①就是確定樓蓋板的厚度。工程設(shè)計工作中，對于無梁樓蓋板厚的取值，要嚴(yán)格按照我國頒布實(shí)施的《鋼筋混凝土升板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》中的條款進(jìn)行。一方面，要確保板厚超過柱網(wǎng)長邊尺寸的1/35。對于地下車庫而言，因?yàn)楹奢d相對較大，并且結(jié)構(gòu)有著較高的耐久性要求，因而要確保板厚取值滿足上述要求。另一方面，如果采用防水混凝土結(jié)構(gòu)，那么板厚度要滿足250mm的最低要求。②就是合理確定柱帽尺寸。作為無梁樓蓋結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件，柱帽能夠有效降低板的計算跨度，同時能夠減少板配筋量，提高工程經(jīng)濟(jì)性，并且緩解柱對板頂?shù)臎_切效果。一般來說，設(shè)計過程中要確保柱帽尺寸和頂板厚有著良好的匹配度。

5 結(jié)語

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