無梁樓蓋地下車庫結構設計中存在的問題及對策

郝娜

1 結構設計原則

1.1 模型計算的合理性

在設計過程中，設計人員要了解建筑物結構的特點，做好相關分析，進行設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，盡量不要有轉換結構；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；板柱結構的頂部為無梁樓蓋，其中板帶的計算方法尤其重要，必須符合實際情況，方能保證結構設計模型的合理性、科學性。

1.2 模型計算的經濟性

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；地下車庫室內有各種設備管道及風道，正常情況下占據樓板下0.8m高度空間；地下車庫柱網較大，在8～9m范圍；以上三種情況造成板柱結構的地下車庫板厚鉸大、配筋多。

如果采用平板式板柱結構，在整個車庫范圍內板厚會達到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）式板柱結構，可以減小整個樓板的厚度，減少鋼筋用量，減少建筑物自重，對于結構受力是有利的。要想使結構更具有經濟性，應從結構受力上分析，使結構受力構件的布置符合外部荷載組合的設計效應分布。

1.3 結構構造措施

在結構設計中，要嚴格按照規范及受力條件來進行設計，尤其是那些薄弱環節，既要考慮到計算模型合理問題，也要考慮到構造措施。構造措施是從構造上對結構受力構件起到加強作用，提高構件的極限承載能力及變形能力。應設置暗梁、柱帽、板帶做好構造措施的設計，按受力概念來考慮設計加強部位，可以提高結構的可靠性、安全性。

2 結構設計中存在的問題

2.1 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的坍塌事故，傳統板計算方法按雙向板受力平面導荷原則將荷載傳導入支座暗梁，暗梁上部受力為線荷載，整個板假定為剛性板，參加結構整體計算，此種板方法的計算結果導致暗梁配筋比實際配筋面積小，柱上板帶配筋量小。

2.2 板沖切計算不足

無梁板必須進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生整體沖切破壞的案例，柱子沒有發生破壞，屋蓋坍塌，板構件在柱邊出現斜向裂縫，甚至發生結構破壞，使結構承載能力、正常使用狀態不滿足使用要求。

3 結構設計問題解決方法

3.1 板計算模型的選擇

根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第6.6.3條無柱帽平板在柱上板帶中按本規范要求設置暗梁時，不可把平板作為有邊梁的雙向板進行設計。

板計算應選取有限元計算方法，恒活面荷載直接作用在彈性樓板上，不被導算到周邊的梁墻上，板上的荷載是通過板的有限元計算才能導算到周邊桿件，同時也傳給柱，有限元計算方式傳給柱、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算；依據板的受力特性，應選擇采用真實計算平面內及平面外剛度的彈性板，以便模擬樓板的剛度和面外變形，這樣計算結果可以直接得出彈性板本身的配筋。

3.2 板沖切的構造及計算

根據《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）第6.5.6條，在豎向荷載、水平荷載作用下，當考慮板柱節點計算截面上的剪應力傳遞不平衡彎矩。無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對地下室無梁樓蓋板柱節點產生較大的影響，不平衡彎矩的存在使其受力特性及破壞形態更為復雜。應當采用規范附錄F的計算方法得到支座處等效集中反力來計算沖切。

當無梁樓蓋支座范圍內荷載較大，可在柱范圍內設置柱帽或柱托。見圖1為有柱帽板配筋量，板頂支座處配筋1950mm2；圖2為無柱帽板配筋量，板頂支座處配筋2571mm2。通過對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

設計人員要重視土木工程結構設計，不斷學習積累經驗，在滿足安全建設的同時要更多的考慮經濟因素，避免浪費，從而推動我國土木工程建設長遠發展。