討論頂板與模型建立的假定

葛秀麗

（中國華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司遼寧北方分公司，遼寧 沈陽 110000）

最近一段時(shí)間，報(bào)紙網(wǎng)絡(luò)屢次報(bào)道地下室頂板發(fā)生坍塌事故，每次這種事情都會(huì)給廣大的群眾生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。因此，地下室頂板在設(shè)計(jì)中如何選用合理結(jié)構(gòu)布置，及軟件計(jì)算如何合理定義更為合理，擬對此進(jìn)行討論。

結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性與結(jié)構(gòu)的規(guī)則性密切相關(guān)，結(jié)構(gòu)越規(guī)則，結(jié)構(gòu)計(jì)算可信度越高。有計(jì)算就需要假定計(jì)算條件，因此我們假定條件與實(shí)際越接近計(jì)算結(jié)果越接近真實(shí)，因此選擇不同結(jié)構(gòu)體系，軟件計(jì)算定義則會(huì)存在區(qū)別。以地下室常用布置及條件，利用軟件進(jìn)行比較。

一、無梁樓蓋結(jié)構(gòu)

樓面荷載由板通過柱直接傳給基礎(chǔ)，傳力簡捷，結(jié)構(gòu)布置簡單，因?yàn)闊o主次梁使得樓層凈空增大，利用率高，便于管線布置施工。但由于沒有主梁和次梁，鋼筋混凝土板直接支承在柱上，因而樓板的厚度較大。無梁樓蓋又可分無柱帽和有柱帽兩類。樓面荷載較大時(shí)，必須采用有柱帽的無梁樓蓋，以提高樓板承載能力和剛度。通常無梁樓蓋采用柱距不超過6m正方形的柱網(wǎng)最為經(jīng)濟(jì)。

軟件中，如果采用無梁板進(jìn)行計(jì)算，采用等代梁法計(jì)算板的縱橫兩個(gè)方向彎矩時(shí)，應(yīng)符合計(jì)算假定：等代梁計(jì)算跨度取柱中心線的距離，計(jì)算寬度取垂直于計(jì)算跨度方向相鄰區(qū)格板中心線的距離；計(jì)算縱橫兩個(gè)方向均應(yīng)承擔(dān)全部荷載。采用軟件計(jì)算時(shí)需在參數(shù)設(shè)置中勾選傳力方式為有限元傳力方式，板計(jì)算中應(yīng)定義板帶，先圍區(qū)板板帶生成板帶信息，等代梁自動(dòng)劃分時(shí)程序會(huì)根據(jù)平面角度判斷生成等代梁，待劃分完畢后，參數(shù)設(shè)置等代梁計(jì)算分配好相關(guān)分配系數(shù)，即可進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果只提供周期及位移，從施工圖結(jié)果分析，無梁板采用等代框架，將板帶等效成相應(yīng)剛度的梁，等代后與豎向柱進(jìn)行組合計(jì)算，計(jì)算過程中等代板寬應(yīng)滿足剛度要求，如果假定合理，計(jì)算結(jié)果對后續(xù)的位移和周期都起到有利作用。

有些時(shí)候，我們會(huì)使用彈性板6進(jìn)行計(jì)算。軟件中彈性板6定義為彈性板，傳力途徑與常規(guī)的彈塑性板差別很大，彈塑性板遵循四邊傳力，彈性板根據(jù)剛度傳力，導(dǎo)致支撐點(diǎn)傳力大，跨中幾乎不傳力，所以彈性樓板6的模型可以用來觀察，板在彈性范圍內(nèi)的受力，可以用來比較結(jié)果。實(shí)際中板進(jìn)入彈塑性階段后，彈性板6的結(jié)果就不滿足實(shí)際情況。這就導(dǎo)致了，軟件采用無梁樓蓋計(jì)算結(jié)果偏小。

當(dāng)然無梁樓蓋其本身的體系只要滿足建筑的設(shè)計(jì)安全度和使用要求一般是不會(huì)出現(xiàn)事故。可是為何會(huì)常常出事故呢？主要有如下幾點(diǎn)原因：

1.無梁樓蓋延時(shí)性較差，破壞發(fā)生時(shí)沒有預(yù)警期，經(jīng)常是突然發(fā)生的，無法提前做預(yù)防措施。

2.由于實(shí)際施工中存在一定主觀隨意性，往往導(dǎo)致頂板超載甚至嚴(yán)重超載。

3.樓蓋抗沖切承載力不足，未設(shè)置必要的加強(qiáng)措施。

二、梁板結(jié)構(gòu)

梁板結(jié)構(gòu)可分雙向板和單向板，對于較大跨度的房間，為使樓板的受力與傳力較為合理，宜在板下設(shè)梁，減小板跨和板厚；通常縱橫兩個(gè)方向都設(shè)置梁。梁承擔(dān)由板傳遞的水平力；然后通過梁傳遞給豎向受力構(gòu)件。

當(dāng)上部荷載要求較高，存在消防車及其他可能重載車輛通過時(shí)，應(yīng)盡可能采用梁板結(jié)構(gòu)，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中規(guī)定消防車荷載取值：（1）單向板樓蓋（板跨不小于2m）和雙向板樓蓋（板跨不小于3mx3m）取值為35KN/m2；（2）雙向板樓蓋（板跨不小于6mx6m）和無梁樓蓋（柱網(wǎng)不小于6mx6m）取值為20KN/m2。結(jié)構(gòu)工程師多在10-35KN/m2之間取值。根據(jù)簡支板跨中彎矩相等等效，將樓板的等效均布活荷應(yīng)用于梁。是一種更大程度上的近似。以6米柱距為例，采用主梁大板布置時(shí)，雙向板為6mX6m，消防車等效均布活荷載為20KN/m2，主梁荷載按板荷載的0.8倍計(jì)算，為0.8X20=16KN/m2。采用設(shè)置雙向次梁布置時(shí)，雙向板為3mX3m，消防車等效均布活荷載為31KN/m2，直接作用在主梁荷載按板荷載的0.8倍計(jì)算，為0.8X31=24.8KN/m2;但采用等效均布活荷計(jì)算時(shí)，樓板等效均布活荷應(yīng)按樓面主梁包圍的等代樓板計(jì)算，柱網(wǎng)6mX6m設(shè)置雙向次梁的等效板帶為6mX6m，則對應(yīng)等效均布活荷載為20KN/m2，相應(yīng)均布活荷為0.8X20=16KN/m2。換言之，采用等效荷載計(jì)算時(shí)，柱距決定了等效荷載的取值，不同的是，板厚可以依據(jù)梁跨取值。因此合理選擇柱距也決定了成本。當(dāng)然合理的柱距也可以決定梁高，決定地下室高度。

軟件計(jì)算中，采用的主次梁很多人會(huì)對次梁進(jìn)行鉸接處理，個(gè)人認(rèn)為，此種處理方法不合理。扭矩對梁傷害明顯，如果盲目點(diǎn)鉸有可能會(huì)造成主梁抗扭失真。梁板柱結(jié)構(gòu)的地下室，往往會(huì)因?yàn)樯喜亢奢d較大，使得梁柱節(jié)點(diǎn)配筋量很大，要求梁上部鋼筋不大，下部鋼筋不小，保持總量不變，下部如有截?cái)噤摻畋M量不進(jìn)入柱。

軟件模型選擇，模型條件假定，都應(yīng)盡可能與真實(shí)接近，越規(guī)則越合理，結(jié)果越真實(shí)。

所以在地下室選擇樓蓋時(shí)候一定要注意選擇合理的計(jì)算模型，弄明白計(jì)算需求，不可盲目的亂計(jì)算。軟件程序可以反應(yīng)結(jié)果，也可以反映不好的結(jié)果，所以計(jì)算中一定要明白模型選擇的合理性。對于荷載要求不高，柱跨間距規(guī)則的地下結(jié)構(gòu)，在保證施工條件，合理計(jì)算后，也可采用無梁樓蓋。對于荷載要求較高，柱距較大的地下結(jié)構(gòu)盡可能選擇梁板結(jié)構(gòu)。

工程中一方面是成本節(jié)約的誘惑，一方面是工程質(zhì)量安全。個(gè)人認(rèn)為安全最為重要，安全第一，成本第二！當(dāng)然在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范和建造要求，安全性能達(dá)標(biāo)的同時(shí)，也要考慮到建造成本。使得安全和成本的相互照應(yīng)，達(dá)到最好的配合。