地下室無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

印江濤++洪亮

摘要：在設(shè)計(jì)地下室無梁樓蓋結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注其結(jié)構(gòu)形式和計(jì)算方法。通過對無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式的計(jì)算方法進(jìn)行研究，提議優(yōu)先采用不等厚無梁樓蓋，同時(shí)給出普通車庫、1.5 m厚覆土頂板和核6級人防頂板結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法，從而為地下室無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：地下室；無梁樓蓋；結(jié)構(gòu)形式；彎矩

中圖分類號：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0088－02

近年來，無梁樓蓋的結(jié)構(gòu)在各類地下室，尤其是多層地下室的建設(shè)中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。從綜合效益的角度出發(fā)，對地下室運(yùn)用的各種樓蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以得出無梁樓蓋是多層地下室的首選。下文就從地下室無梁樓蓋的特點(diǎn)出發(fā)，重點(diǎn)論述其結(jié)構(gòu)形式和計(jì)算方法的選擇。

1地下室無梁樓蓋的特點(diǎn)

無梁樓蓋為雙向受力板柱結(jié)構(gòu)，無梁樓板為四點(diǎn)支承雙向板。研究表明，無梁樓板開裂前處于彈性工作狀態(tài)，隨著荷載的增加，裂縫首先出現(xiàn)在柱帽頂部，隨后不斷發(fā)展，出現(xiàn)在跨中中部的1/3跨度處，再后來成批地出現(xiàn)板底裂縫，直至柱帽頂部、柱列軸線的板頂和跨中的板底出現(xiàn)很大的裂縫，此時(shí)，鋼筋受拉屈服，混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變，樓板也出現(xiàn)嚴(yán)重破壞的狀態(tài)。

將無梁樓蓋運(yùn)用于地下室，可有效降低地下室層高，從而減少地下室總埋深。從使用效果來看，可增加地下室的有效使用面積，節(jié)約通風(fēng)設(shè)備和長期供電的投入。就結(jié)構(gòu)成本而言，可降低基坑支護(hù)費(fèi)用，減少基坑土方開挖量，節(jié)約地下室豎向構(gòu)件的材料用量。

由于無梁樓蓋有上述幾個(gè)特點(diǎn)，因此無梁樓蓋被越來越多地運(yùn)用于地下室中。另外，因?yàn)闊o梁樓蓋具有明顯不同于有梁樓蓋的特點(diǎn)，因此應(yīng)高度重視其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

2無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式的選擇

傳統(tǒng)的無梁樓蓋為等厚度無梁樓蓋，隨著技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了柱上板帶厚于其他部位的不等厚無梁樓蓋。無梁樓蓋按是否設(shè)置柱帽，可以分為不設(shè)柱帽、設(shè)錐形柱帽和設(shè)方形柱帽三種形式。

根據(jù)剛度原理，柱上板帶剛度大于其余部位有利于荷載的傳遞，因此，從受力合理性來看，不等厚無梁樓蓋優(yōu)于等厚度無梁樓蓋。必須指出的是，不等厚無梁樓蓋可能因構(gòu)造的需要，其用鋼量略大于等厚度無梁樓蓋，但其受力合理、自重較輕，所以仍然建議優(yōu)先選擇不等厚無梁樓蓋。

無梁樓蓋是否設(shè)置柱帽，主要取決于柱上板帶的厚度是否滿足抗沖切的要求。如果厚度合適，且不需要配置或僅需配置少量抗沖切箍筋就能滿足要求時(shí)，則不設(shè)柱帽；否則需要設(shè)柱帽。如果僅僅需要提高板抗沖切能力，則需要設(shè)置錐形柱帽。如果既要提高板抗沖切能力，又要改善柱上板帶受力狀態(tài)，則需要設(shè)置方形柱帽。

3無梁樓蓋計(jì)算方法的確定

常用的無梁樓蓋的計(jì)算方法有：①經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。計(jì)算兩個(gè)方向的截面總彎矩，再將截面總彎矩按一定的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)分配給同一方向的柱上板帶和跨中板帶。②等代框架法。將結(jié)構(gòu)分別沿縱、橫柱列兩個(gè)方向劃分，并將其視為縱向等代框架和橫向等代框架，然后對其分別進(jìn)行計(jì)算和分析。③有限元法。將結(jié)構(gòu)劃分為眾多細(xì)小單元，然后采用一定的本構(gòu)關(guān)系和邊界條件模擬受力過程，最后計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。

下面將分別采用上述三種方法對典型工況（普通車庫、1.5 m厚覆土頂板、核6級人防頂板）下8.4 m×8.4 m標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)的無梁樓蓋進(jìn)行計(jì)算分析，并與典型單元每延米的計(jì)算彎矩（1.5 m厚覆土頂板與核6級人防頂板承受的作用基本相當(dāng)，所以僅以1.5 m厚覆土頂板為例）進(jìn)行對比分析。

對于普通車庫，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法總彎矩（245.5 kN）小于有限元法總彎矩（295 kN），結(jié)構(gòu)較不安全；等代框架法總彎矩（290.7 kN）與有限元法總彎矩（295 kN）相當(dāng)，且柱上板帶跨中彎矩（57.4 kN）、跨中板帶跨中彎矩（46.9 kN）與有限元法總彎矩（59 kN；47.5 kN）相當(dāng)，但柱上板帶支座彎矩（139.8 kN）小于有限元法總彎矩（150 kN），跨中板帶支座彎矩（46.6 kN）大于有限元法總彎矩（38.5 kN），結(jié)構(gòu)較不安全，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行適當(dāng)修正，修正系數(shù)約為1.1.

對于1.5 m厚覆土頂板，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法總彎矩（839.5 kN）與有限元法總彎矩（841 kN）相當(dāng)，但分配到各部位的彎矩（柱上板帶：跨中彎矩為151.1 kN，支座彎矩為419.8 kN；跨中板帶：跨中彎矩為125.9 kN，支座彎矩為142.7 kN）與有限元法總彎矩（柱上板帶：跨中彎矩為209 kN，支座彎矩為330 kN；跨中板帶：跨中彎矩為167 kN，支座彎矩為135 kN）并無明顯對應(yīng)關(guān)系；等代框架法柱上板帶跨中彎矩（198.1 kN）、跨中板帶跨中彎矩（162.1 kN）與有限元法總彎矩（209 kN；167 kN）相當(dāng)，柱上板帶支座彎矩（477.1 kN）、跨中板帶支座彎矩（159 kN）大于有限元法總彎矩（330 kN；135 kN），結(jié)構(gòu)比較安全。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，對柱上板帶支座彎矩、跨中板帶支座彎矩進(jìn)行適當(dāng)折減，折減系數(shù)為0.8～0.9.

4工程實(shí)例

廣州市嘉裕商旅大廈設(shè)置了四層地下室，地下室建筑面積約為44 000 m2。地下一層為普通車庫，層高4.8 m；地下二、三層也為普通車庫，層高3.3 m；地下四層為人防區(qū)域，層高3.8 m。地下一、二、三層頂板均采用無梁樓蓋。

廣州市珠江花園設(shè)置了一層地下室，地下室建筑面積約為81 000 m2，層高3.75 m，地下室頂板采用無梁樓蓋。

上述兩個(gè)項(xiàng)目均已建成并投入使用，其中，無梁樓蓋在其中取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。

5結(jié)論

通過上面的論述，我們可以得出以下結(jié)論：①地下室無梁樓蓋宜優(yōu)先選擇不等厚型無梁樓蓋；②對于普通車庫、1.5 m厚覆土頂板和核6級人防頂板，無梁樓蓋不宜采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法計(jì)算；③對于普通車庫，無梁樓蓋可采用等代框架法計(jì)算，但其柱上板帶支座的彎矩宜乘以修正系數(shù)1.1，跨中板帶支座的彎矩可除以修正系數(shù)1.1；④對于1.5 m厚覆土頂板、核6級人防頂板，無梁樓蓋可采用等代框架法計(jì)算，其柱上板帶支座彎矩、跨中板帶支座彎矩可乘以折減系數(shù)0.8～0.9；⑤上文用于對比分析的數(shù)據(jù)僅為計(jì)算值，在實(shí)際工程中則需要考慮更多因素；⑥文中所給出的地下室無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建議僅是根據(jù)有限的數(shù)據(jù)所得出來的，有待大量實(shí)際工程的檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］印江濤，張?jiān)?多層地下室樓蓋結(jié)構(gòu)形式經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合分析［J］.廣東土木與建筑，2009（02）.

〔編輯：王霞〕

The Basement Flat beam Floor Structure Design

Yin Jiangtao, Hong Liang

Abstract: In the design of the basement structure without slab-column system, should focus on its structural form and calculation method. The calculation method of slab-column system structure was based on the research, proposed the priority of flat slab floor using different thickness, ordinary garage, 1.5 m thick overburden soil are put forward in the roof and nuclear grade 6 civil air defense of roof structure calculation method, which is the basement slab floor structure design to provide the reference.

Key words: basement; without slab-column system; structure; bending moment

（上接第86頁）

4結(jié)束語

綜上所述，水庫清淤質(zhì)利用和生態(tài)恢復(fù)工程有利于水源地保護(hù)和生態(tài)建設(shè)，是造福于民的好事。但是由于前期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入較大，因此，需要上級主管部門在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和資金方面予以支持。立項(xiàng)啟動后，應(yīng)由項(xiàng)目技術(shù)依托單位研究提出一個(gè)長期發(fā)展目標(biāo)規(guī)劃和一個(gè)可操作性的實(shí)施方案。依托可靠的技術(shù)，使項(xiàng)目建成后產(chǎn)生更大的生態(tài)、環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

［1］顧慶堯.生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的初步探討［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2009（04）.

［2］戴梅.對河道治理及生態(tài)修復(fù)的思考［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2010（02）.

〔編輯：李玨〕

Reservoir Dredging Utilization and Quality Construction Practice Ecological Restoration Project

Jiang Wenwei

Abstract: The theory and practice of the method of use and the quality of the reservoir dredging ecological restoration project construction are discussed, focusing on its significance, analyzes its construction principles and ideas, hoping to provide a useful reference for the practice.

Key words: reservoir; dredging quality; ecological restoration; use