論地下室頂板樓蓋結構選型設計

許 林

(東莞市盛和房地產開發有限公司 廣東 東莞 523960)

論地下室頂板樓蓋結構選型設計

許 林

(東莞市盛和房地產開發有限公司 廣東 東莞 523960)

設置地下室可以減輕結構自重，增大建筑使用空間，對抗震較為有利。針對地下室頂板樓蓋的選型，關系到整個地下室設計的重點，同時也是一大設計工作的難點，本文將針對這一方面的內容展開論述介紹了地下室結構設計的特點，分析了樓蓋選型的要點和設計的關鍵點，探討了樓蓋選型和結構設計工作的經濟性問題。

結構自重；地下室；結構設計；結構選型

0 引言

隨著我國近30年來經濟的蓬勃發展，我國大部分地區高層建筑的大量涌現，并朝著建筑體型復雜和功能多樣化方向高速發展并日趨完善。對于復雜結構，同一建筑集合了商場、辦公樓以及住宅等多樣化功能需求，往往要求結構開間呈現上小下大的布置，導致了建筑結構豎向構件布置不連續；結構底部的商場建筑要求停車場需要更大更多的空間，常伴隨著地下室的設立。在結構上就需要在豎向不連續樓層處設置水平轉換構件和考慮地下室的防水嵌固等要求，給結構師帶來了更高的挑戰。

綜上所述，在建造實踐的地下室頂板的樓蓋設計之中，涉及到建筑方案和結構方案的有機結合。要求對結構選型進行多方面的考慮，同時深入力學分析。合理的結構選型和設計，需要設計工作的使用功能性以及結構可靠性等前提基礎之上兼顧經濟合理指標，以進一步滿足業主的需要。在設計工作實踐中，設計師應對各種不同結構方案進行合理的分析，力求做到最優。

1 明確地下室樓蓋的特點

地下室樓蓋有別于其他樓蓋，對于屋面層樓蓋主要考慮的是防水隔熱和保溫的作用，普通樓蓋的作用是分層和防水隔音，地下室更重要的體現在結構嵌固和承載方面。

結構師在進行地下室頂板樓蓋的結構設計時，應當充分結合相關標準和樓蓋選型各自的特色，進行科學有效的綜合判定。比方說，針對結構底板的設計，根據諸多工程實例表明需要板厚達到350mm以上，同時應該設計板帶不考慮計算配筋，多數情況下為構造配筋即可。對于地下室樓蓋的諸多特色，設計師設計師應該明確，具體如下。

（1）結構豎向荷載較大：地下室中的基礎取代了傳統的基礎形式，尤其是對于筏板基礎，考慮施工和堆載情況，其頂板所承受的荷載相對較大。荷載較大的原因還有消防車荷載及頂板人防荷載。綜合考慮下為保證頂板的穩定性和安全性，一般覆蓋有較厚實的土層供綠化。

（2）墻柱的間距較大：一般情況下，地下室墻柱的間距多在9-10m，多為考慮地下停車場的需要，3個車位并排需要9m的間距，部分可能達到10m以上的需要。對于單根墻柱的承載能力和延性要求有更特別考慮。

（3）受專業要求限制：地下室常常是建筑、結構、水電、暖通等多專業的協調和挑戰，與地面建筑相比，地下室的層高相對較小。為了保證建筑整體的穩定和抗傾覆能力的發揮，有著非常嚴格的控制要求，當地下室頂板梁截面高度在結構上設計需要較大時，加上設備和管道的擺放高度，常常影響到地下室的凈高，造成無法滿足建筑專業要求，影響建筑質量。

辦公樓樓面結構采用現澆鋼筋混凝土主次梁體系。在辦公區外框柱與核心筒豎向壓縮變形量最大區段，外框住與核心筒相連的樓面梁支座位置設置水平加腋段。其優越性在于水平加腋是最低限度不增加構件剛度的前提下提高構件延性，有效緩解混凝土結構用于超高層建筑中由于水平荷載作用及外框與內筒豎向變形差引起的框架梁端應力水平過高從而較難滿足抗震延性要求的措施，同時也是減輕結構自重，降低地震荷載效應的手段之一。

2 力求頂板結構設計最優

在進行地下室頂板樓蓋的結構選型設計時所造成的影響深遠，根據不完全統計在地下室設計的成本已經占全部造價相當大的成本。因此在方案選型和結構設計中，建筑師和結構師應多次協商和交接，力求加強經濟成本的管控和結構上更加合理的受力形式。

工程實踐告訴我們，在地下室頂板的樓蓋主梁高度比較適中，同時能夠滿足建筑要求下，十字梁方案的經濟性比較合理，同時在施工上不會造成工期的影響；而對于承載能力的要求較高時，加上建筑上要求凈高更高時不得不對原來的梁高進行降低，在這種情況下則采用井字梁方案，在很大程度上能夠有效節約成本，同時也能減少施工上帶來的難度。

特殊情況下地下室自身應當承受的建筑荷載較大的時候，井字梁方案常常被首選為最佳類型，同時需要結合地下室功能和板厚要求等。設計師在進行地下室頂板結構選型的過程當中，應先從概念上把握整體合理性，再從基礎埋設深度和地下水位情況、地下室功能性需求，在滿足各指標的情況下盡量淺埋。

3 無梁樓蓋頂板的結構設計

（1）常用計算方法

經驗系數法。經驗系數法是地下室無梁樓蓋中的頂板結構計算方式中常見的一種方法。結合本人在設計中經驗，設計師可根據經驗直接手算，應用情況十分廣泛。應當注意的是，經驗系數法是在試驗研究和經驗上總結提出的，適用于比較規則的結構，同時要注意在進行經驗系數法的計算時其中的假定：長邊和短邊之比不超過1.5；每個方向上至少有3個以上連續跨；同一方向上的最大跨度與最小跨度之比不超過1.2；活荷載為均布荷載等。

等代框架法。等代框架法屬于一種類似于手工計算法。主要原理為：沿著縱、橫兩個方向合理劃分其為縱橫向等代框架；采用擬梁法分別對其進行相關計算。同時，設計師應該對其適用的條件和范圍要有清晰的認識，注意以下事項：適用于任一區格長跨與短跨比不超過2樓板計算；在進行相關計算時，高度關注自重對內力的影響，綜合考慮活荷載的不利布置影響。

有限元法。在采用有限元方法進行相關的計算和分析時，需要依據無梁樓蓋的柱上板帶、跨中板帶、柱帽的平面尺寸，先將結構劃分單元，確定好與實際情況相符的邊界條件之后，采用一定的本構關系與邊界條件相協調進行模擬，最后對結構內力進行計算。常采用SLBACAD模塊、SPA2000和佳構等程序進行無梁樓蓋相關分析和計算。

（2）樓板尺寸設計

設計師在進行設計時應結合規范要求進行把控，在《鋼筋混凝土升板結構技術規范》等規范中，明確規定了無梁樓板厚的取值。對于一般的室內停車與辦公餐飲等功能房間的非預應力有托板樓板，其板厚應當不小于長跨跨度的 1/35。此外，當一些板上有覆土或是其他較重荷載時，可適當增加實際板厚。

合理的設計與無梁樓板相連的柱帽，一定程度上可以減小樓板的計算跨度，并且還可確保柱對頂板的沖切影響，對于柱帽的取值，應當通過頂板配筋、柱對頂板的沖切等各方面因素共同確定。矩形柱帽由于施工較為便利的特點、配筋計算簡便優勢等獲得了相對廣泛的應用。

4 結論

在地下室頂板樓蓋施工和設計的過程之中，結構類型的豐富多樣性使得設計師更加有條件進行優化設計。本文介紹地下室樓蓋的特點，總結了力求頂板結構設計最優的幾點建議，探討了常用計算無梁樓蓋頂板的結構設計的方法和樓板尺寸設計，以便供設計人員參考。

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1007-6344（2016）07-0093-01