建筑地下室底板无梁楼盖设计的分析

结构设计　２０１７年第７期ｊ总第２４５期　建筑地下室底板无梁楼盖设计的分析　胡人尹　（广东呈斯意特建筑设计有限公司，广东惠州５１６００１）　摘要：在近几年有关地下室的底板结构设计中，无梁楼盖的应用已经十分广泛，因为这样的底板和传统楼板结构的布置结构以　及受力等均存在一定的差异，所以在计算时，设计人员一般都很难得出正确的结果。基于此，现结合计算方法和经济比　较，从多个方面分析描述关于设计地下室的底板无梁楼盖，为广大建筑行业的设计和施工人员提供有效的参考。　关键词：地下室底板；无梁楼盖；结构设计　中图分类号：ＴＵ３５４　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７３．１０９３（２０１７）０７．００９１—０３　Ｏ　引言　改革开放以来，我国经济发展速度迅猛，城市　化进程也在不断加快，物质生活水平提升的同时，　居民对于精神方面的要求也逐渐提高。近几年，人　民生活水平有了显著的提升，人们对于生活质量　也有越来越高的要求，小康生活让许多家庭都购　置了私家车，这就造成了我国城市一个普遍的现　象：停车难。一般来说，现代化的新小区，都配有相　应的地下车库，这一点对于高层建筑来说特别明　显。地下车库就属于地下室的一种，对于地下室的　结构，不论从设计形式还是计算方法，都是非常关　键的，因为这关系到开发商对于整栋建筑的开发　费用，也对购房者的实际需求有着很重要的意义。　现从下面几个方向入手，分析介绍关于如何设计　地下室无梁楼盖底板，目的就是要在确保建筑质　量的同时保证经济的平衡。　ｌ　工程概况　某一建筑项目，包括８幢商用、住宅楼以及配套的　地下室等部分，地表　层的建筑面积为７２　０００　ｍＥ，地表　下层的建筑面积为１７　９８０　ｍ　，设计抗震等级为６级，　设计基本的地震加速值是０．０５　ｇ，１１类场地，设计的　地震分组在第一组。对于单层的地下室，采用　８．１　ｍｘ５．５　ｍ和８．１　ｍｘ６．２　ｍ的柱网。顶板土厚度为　Ｉ　ｍ，层高４　ｍ，除主楼以外，其他地下室的顶板均　使用无梁楼盖结构的设计方案，地下室的项板厚度为　３５０　ｍｍ，使用６００　ｍｒｎｘ６００　ｍｍ的柱截和２　５００　ｍｍｘ　２０００ｍｍ、厚４００ｍｍ的柱帽。单层地下室中，Ｃ３０　的混凝土以及ＨＲＢ４００级钢筋用来浇筑柱、梁、　收稿日期：２０１７　０３．２６；修回日期：２０１７．０４．１８　板，对于计算方法，采用的是ＳＬＡＢＣＡＤ有限元来　分析计算地下室的顶板。　２地下室无梁楼盖的特点　与传统的梁板体系进行比较后发现，无梁楼　盖在设计时的梁体结构十分符合地下室的设计需　求，它不仅施工程序简单，还能节省相应的开发费　用，因此，无梁楼盖在地下室结构中的应用也越来　越多ｆ１１。一个地下室的建筑，会受到基础形式、应　力、柱帽等多个因素的影响，所以就不能使用普通　的无梁楼盖中关于正向楼板的算法。对于地下室　的无梁楼盖，它是直接支撑于底部的框架柱上的，　并没有传统的有梁楼盖中的框架梁和次梁，构成　了一个双向的受力板柱的结构体系，而是整个建　筑中的边墙、内墙、柱子以及局部的大梁等都可以　成为楼板的局部支撑物；对于柱网的平面布置，一　般中间部位都会选择矩形或者正方形；对于柱子，　截面一般都是方形，在尖柱的顶端会设置倾斜的　柱帽和托板，支座使用的是楼板，在部分柱墙上端　会设置有半柱帽，对于一些比较特殊的部位，都设　置有横向和纵向的框架梁，形成一个局部的梁板　体系。在地下室的建设中使用无梁楼盖，能在最大　程度上让地下室的层高降低，从而让地下室的总　埋深度变浅。从使用后的反馈效果来看，地下室有　美观平整的顶棚，这样的设计还有利于喷淋水管、　风管等管线的安装；从成本方面出发，这样的设计　能有效节省对于坑基的养护费用，减少坑基的土　方开挖量，同时也节省了地下室建筑材料的使用　量。正是因为以上的优点，无梁楼盖的结构体系和　设计理念才更为广泛地被应用在地下室的建筑中。　茳苑覆；ｔ蕾理ｆ　２０１７年第７期ｆ　９１　３地下室底板方案比较　通过分析比较收集到的结果，当活荷载大于　５　０００　Ｎ／ｍ　时，就必须要考虑使用无梁楼盖的建筑　方式，因为使用这种方式来建筑楼盖，会比使用梁　４．２有限元模型计算　在对以上元素的限制和约束不考虑的情况　下，可以考虑使用有限元模型的计算法。这种方法　的限制条件非常少，很多情况下都能使用这种方　法来进行计算，解决问题。目前使用最多的有限元　软件分别是ＳＡＰ２０００、ＳＬＡＢＣＡＤ以及盈建科，但　式楼盖更能节省成本，具有更好的经济效益。使用　在地下室建筑中的楼板，要考虑到整个结构在水　浮力方面的影响，如果荷载比较大，就应该考虑使　用无量楼盖，这样才能让整个建筑在节省成本的　同时不失实用性质。传统的地下室建筑使用的都　是这三者又有很大的差别。在分析中常用的是　ＳＡＰ２０００软件，但是由于ＳＡＰ２０ｏ０软件不能生成　一个比较直观的计算结果，所以实际的计算和分　是梁板结构，这对于施工就比较麻烦，在施工时不　仅程序繁多，还要将梁板做成砖模，这样的建筑方　式对于后续使用中产生的渗漏水问题的处理十分　麻烦。如果在施工时采用的是无梁楼盖，那这些问　题就能得到很好的解决，因为无梁楼盖属于新型　的建筑结构形式，它不存在复杂的梁系，板面上的　荷载是直接通过板传递到柱。这样的板柱结构能　够有效的让建筑的整体高度降低，在一定程度上　能减少建筑地下室土方的开挖量，而且对于后续　使用中产生的渗漏水等问题的处理也很方便简　单。在具体的建筑施工中，相比于传统的梁板，无　梁板的施工更为简单方便，对于钢筋的捆扎也很　便捷［２１。因此，通过以上对数据及实际情况的比较，　选择无梁楼盖来构建地下室底板的做法，在符合　建筑现代化各种要求的同时，还能将建筑的方式　变得更为简单，提高了建筑的经济性和实用性。　４无梁楼盖计算分析　４．１经验系数法　如果无梁楼盖恒载没有超过活荷载的１／３，且　这些活荷载都属于均布荷载，那么无梁楼盖的　每个方向上都应该有３个或者３个以上的连续跨，　且在任一区域和隔断中，短边应该大于等于１．５倍　的长边。对于无梁楼盖来说，会有很多不规则的网　柱，这些柱的偏离值应该在整个跨度的１０％以内，　且对于无梁楼盖，同一个方向上最小跨度的１．２倍　要大于等于最大跨度。从现有的研究理论中可以　得出，在计算符合以上要求的无梁板时，在垂直负　荷的作用下可以考虑使用经验系数法。通过对一　些数据和实验的分析可以看出，地下室的底板受　到的作用多数来自于垂直方向的荷载，而地下室　的柱网又很有规则，所以，一般来说符合这些比例　的数值，就算会产生一些位移或者不规则的变化，　也还是能基本满足以上的所有条件。因此，在计算　无梁楼盖底板时，可以考虑使用经验系数法。　９２　Ｊ置丸诅计譬理ｌ　２０１７年第７期　析还是会使用ＳＬＡＢＣＡＤ和盈建科防水板软件。　４．３等代框架法　把整个建筑的设计结构分别沿横向和纵向的　柱列方向进行划分，可以分成具有“框架梁　‘框架　柱”的横向和纵向的框架，这就是等代框架法。将　无梁楼盖看作是支撑在柱子上的等代梁，柱子之　间中心线的距离就是等代梁的跨度，柱子两侧区　域隔断板的半跨之和就是等代梁的宽度，等代架　梁本身的高度就是等代梁的厚度。经验系数法和　等代框架法都是把等代梁设计的弯矩值按照相应　的比例分配到跨中板带和柱上板带的各个截面　中。不同的是，等代框架法能对经验系数法在竖向　荷载作用下有限制的等代梁内力进行研究分析。　５底板无梁楼盖设计　５．１　ＰＭ模型输入　对于无梁楼盖在使用ＰＭＣＡＤ进行建模时，要　输入等代梁或者虚梁，对于此，有隐含的规定：虚　梁即是截面尺寸为１００　ｍｍｘｌ００　ｍｍ的矩形砼梁，　通过虚梁的设置，能帮助ＳＬＡＢＣＡＤ软件在接替　ＰＭＣＡＤ前期处理时遗留的包括楼板外边界的信　息等各种数据进行自动读取收录，这样能从侧面　帮助划分楼板单元。因为梁没有刚度，所以在进行　分析计算时，ＳＬＡＢＣＡＤ软件的前期处理程序会将　所有的虚梁自动删除［３］。除此之外，对于同样厚度的　等代梁，在对其进行有限元的分析计算时，处理程　序也会将其自动屏蔽掉，而对于其他的一些普通　梁，处理程序则会对它们的刚度进行相应的考虑。　５．２板带设计和验算　对于板带的设计和计算，有以下２种性质有　效的办法。　１）依照ＰＭ中输入的等代梁的位置和宽度对　板带进行划分。　２）在程序中设置好宽度的比值对板带进行自　（下转第９６页）　核大震时关键构件的性能水准，采用Ｐｕｓｈｏｖｅｒ程　序对建筑物在罕遇地震作用下进行静力弹塑性推　覆分析。本工程为框架剪力墙结构，８～ｌ０层部分　５结语　本工程３栋塔楼均属于不超限高层建筑结　构，在设计中根据建筑体型特点，对结构体系及结　构布置进行优化，使其具有良好的结构抗震性能。　转换桁架，模型中采用刚性楼板假定，梁柱节点　考虑刚域。侧推荷载采用倒三角形荷载形式。大　震下静力弹塑性分析所得的性能点处相关指标　（见表３）。　Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析结果表明，６｝｝楼结构能够达到　６＃楼为连体结构，结构形式较为复杂，采用性能化　设计方法，在保证结构小震作用下完全处于弹性　阶段以外，还补充了中震及大震作用下主要结构　构件的性能要求，采取ＳＴＡＷＥ、ＥＴＡＢＳ等计算程　罕遇地震作用下的性能目标，即最大弹塑性层间　位移角为１／２６０，小于１／１２５，可以满足（广东省标　准）《高层建筑混凝土结构技术规程》３．１　１．４条规　定。６＃楼结构具有较大的承载力及较好的延性，能　够实现“大震不倒”的抗震设计目标。　表３大震下静力弹塑性分析所得的性能点处相关指标　序进行了补充计算，计算结果表明，各主要计算指　标均满足规范的有关要求，对关键部位及重要构　件进行适当加强，结构抗震性能目标能够实现预　期的Ｃ级目标。　参考文献：　【ｌ】包世华，方鄂华．高层建筑结构设计［１　．北京：清华大学出版社，　ｌ９９０．　［２】方鄂华，钱稼茹，叶列平．高层建筑结构设计【Ｍ】．北京：中国建筑　工业出版社，２００３．　作者简介：李小茜（１９８３），男，湖南邵阳人，一级注册结构工程师　注册土木（岩土）工程师，研究方向：结构设计、岩土工程设计。　（上接第９２页）　整来促进正弯矩的调整嘲。　６结语　综上所述，本文结合实际工程，对底板无梁楼　动划分。针对竖向的应力，要对结果进行配筋，在　读取的ＳＡＴⅣＥ计算数据的基础上根据有限元和　水平的应力大小来进行对应的计算。要依据设计　中指定的方式来划分板带，然后再对板带的边界　进行相应的调整，将板带的宽度进行改变　。如果　有调整，那跨中和柱上的板带调整要同步进行，因　为设计的处理程序无法先对柱上板带进行调整，　然后再根据调整值调整跨中板带。调整以后的板　带，可以在板带位置和方向中查看柱上板带ｘ向、　盖设计方法进行了分析和总结，并且对计算方法　进行了比较，结合工程实际需求选择设计和计算　方法，同时也为今后的实际工程提供了相应的建　议。所以，不管是对于地标建筑，还是地下室，都需　要以此工程项目的实际特点和情况来规划设计好　此项目的每个环节。　参考文献：　［１］王世坤．浅谈地下室无梁楼盖结构设计分析［Ｊ】＿江西建材，２０１５　（０９）：９７．９９．　Ｙ向和跨中板带Ｙ向、Ｘ向。　５－３使用有限元分析设计复杂的楼板　在程序之中包含了许多单元，其中就包括壳　单元和板弯曲单元，对于普通的工程而言，需要使　用板弯曲单元对板的弯曲度进行细致的分析。在　处理程序中，有一个输入洞口是“楼板修改”，是　ＰＭＣＡＤ的一个补充项，在ＰＭＣＡＤ输入异行房间　［２］贺俊威．高层居住建筑地下室人防建筑布局形式比较研究【Ｄ】．杭　州：浙江大学，２０１３：１２．　【３】黄伟鹏，方璃，江伟，等．浅谈地下室底板无梁楼盖设计【Ｊ］．福建　建筑，２０１４（Ｏ９）：８７．８８．　【４】王佳炜，黄勇，段莉．两种荷载条件下空腔模无梁楼盖中柱帽的　的洞口不能正常使用的情况下，就可以使用“楼板　修改”。在对板顶原来的设计弯矩系数的参数进行　调整或者重新设定时，一定要对负弯矩区域因为　力学分析及对比【Ｊ］．建筑结构，２０１２（ｓ２）：１４３．１４５．　［５】姚璐．ＢＩＭ技术在环形柱帽施工技术的研究与应用［Ｊ］．建设科　技，２０１７（Ｏ３）：５４．５６．　形成塑性线而产生相应的内力重分布的情况进行　慎重的考虑，可以将板底的弯曲放大系数进行调　作者简介：胡人尹（１９８３），女，广东惠州人，高级工程师，从事建筑　结构设计工作。　９６　Ｉ是镌覆计棚Ｉ　２０１７年第７期