分析地下車庫(kù)無(wú)梁樓蓋中集水坑設(shè)計(jì)

王志明

（杭州市城東新城建設(shè)投資有限公司，杭州310000）

1 引言

平面樓蓋可以分為有梁和無(wú)梁2大類。當(dāng)應(yīng)用于地下車庫(kù)時(shí)，較梁式樓蓋，無(wú)梁樓蓋具有有效減小車庫(kù)埋深、室內(nèi)頂棚平整美觀、利于通風(fēng)、便于布置管線和施工、綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，越來(lái)越多的地下車庫(kù)采用無(wú)梁樓蓋的結(jié)構(gòu)形式，且越來(lái)越多地用于多層地下室的中間層樓板。無(wú)梁樓蓋上設(shè)置集水坑時(shí)該如何考慮，規(guī)范中沒(méi)有提及。本文通過(guò)工程實(shí)例，利用midas gen軟件對(duì)集水坑在模型內(nèi)輸入、不輸入及不考慮集水坑進(jìn)行了建模計(jì)算比較，提出了設(shè)計(jì)建議。

2 工程概況

本工程設(shè)2層地下室，地下1層為社會(huì)停車庫(kù)（考慮兼顧人防），地下2層為平戰(zhàn)結(jié)合機(jī)動(dòng)車庫(kù)，人防等級(jí)常6核6級(jí)。地下1層樓板采用無(wú)梁樓蓋，柱截面0.5m×0.6m，板厚0.25m，板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，鋼筋采用HRB400。設(shè)備專業(yè)要求在地下1層某靠近框架柱的位置設(shè)置1.2m×1.2m×1m（長(zhǎng)×寬×深）的集水坑。經(jīng)協(xié)調(diào)，將集水坑緊貼柱帽設(shè)置。為簡(jiǎn)化計(jì)算，本文截取整體模型中地下1層的一個(gè)典型柱網(wǎng)區(qū)域進(jìn)行分析，由集水坑區(qū)域向外延伸2跨，外圍柱間設(shè)置400mm×800mm的邊梁。結(jié)構(gòu)平面圖及集水坑位置如圖1所示。

圖1無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)布置圖

3 模型說(shuō)明

樓板、柱帽、集水坑均采用殼元模擬，框架柱采用梁?jiǎn)卧M。一般部位樓板的殼單元網(wǎng)格尺寸為0.5m×0.5m，柱帽處網(wǎng)格加密，集水坑周邊網(wǎng)格加密。樓面恒荷載取3.0kN/m2，活荷載取4.0kN/m2，構(gòu)件自重程序自行計(jì)算，以恒荷載計(jì)入。集水坑模型中集水坑按實(shí)建模；開(kāi)洞模型中將集水坑按開(kāi)洞建模，開(kāi)洞尺寸1.2m×1.2m，洞口緊貼柱帽；普通樓蓋模型則是在開(kāi)洞模型的基礎(chǔ)上將洞口補(bǔ)上板。3個(gè)模型僅在集水坑處有區(qū)別，其他完全一致。

4 結(jié)果分析

根據(jù)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015年版）【1】受沖切承載力計(jì)算方法，開(kāi)洞建模模型與實(shí)際建模模型，柱帽的沖切驗(yàn)算是等效的。

1.3D+1.5L工況【2】下，集水坑模型、開(kāi)洞模型和普通樓蓋模型在集水坑所在柱跨沿著集水坑中線上樓板的Mxx（繞整體坐標(biāo)系y軸的彎矩）、Myy（繞整體坐標(biāo)系x軸的彎矩）如圖2～圖7所示。

由圖2～圖5的內(nèi)力結(jié)果可以看出，集水坑模型與開(kāi)洞模型在柱帽區(qū)的最大彎矩值是接近的。緊貼柱帽側(cè)，集水坑邊彎矩較大，洞口邊的彎矩相對(duì)很小，二者差異較大。由圖2、圖3、圖6、圖7的內(nèi)力結(jié)果可以看出，集水坑模型和普通樓蓋模型在柱帽區(qū)的最大彎矩值是接近的。緊貼柱帽側(cè)，集水坑邊彎矩與普通樓蓋相應(yīng)位置處的彎矩也是接近的。故本工程無(wú)梁樓蓋彎矩計(jì)算時(shí)可以不考慮集水坑的作用，按普通樓蓋建模計(jì)算即可。

1.3D+1.5L工況下，集水坑模型板面Sig-max（最大主應(yīng)力）如圖8所示。

由圖2、圖3、圖8可以看出，集水坑內(nèi)有較大的應(yīng)力分布，彎矩在集水坑內(nèi)是連續(xù)的。故集水坑的配筋應(yīng)按折板構(gòu)造，所有相關(guān)鋼筋（包括附加筋）均應(yīng)向下彎折，建議直至集水坑底。

5 結(jié)語(yǔ)

1）有限元分析表明，帶集水坑的無(wú)梁樓蓋在計(jì)算樓蓋彎矩時(shí)，可以不考慮集水坑的作用，按普通樓蓋建模計(jì)算即可；在柱帽沖切驗(yàn)算時(shí)，集水坑按開(kāi)洞考慮。

圖2集水坑模型Mxx

圖3集水坑模型Myy

圖4開(kāi)洞模型Mxx

圖5開(kāi)洞模型Myy

圖6普通樓蓋模型Mxx

圖7普通樓蓋模型Myy

圖8板面Sig-max(最大主應(yīng)力)

2）無(wú)梁樓蓋上集水坑側(cè)壁有較大的應(yīng)力分布，樓蓋彎矩在集水坑內(nèi)是連續(xù)的。集水坑的配筋應(yīng)按折板構(gòu)造，所有相關(guān)鋼筋（包括附加筋）均應(yīng)向下彎折，建議直至集水坑坑底。