地下室無梁樓蓋的設(shè)計(jì)方法探討

周景潤

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平和生活質(zhì)量也有了明顯的提升，建筑項(xiàng)目盡管在持續(xù)增多，但依然不能滿足人們的要求，愈來愈多的大面積地下室被運(yùn)用起來，無梁樓蓋現(xiàn)在運(yùn)用特別普遍。因?yàn)樗暮芏鄡?yōu)點(diǎn)，在中國的許多地下室中被普遍運(yùn)用。從綜合效益的角度開始，能對地下室應(yīng)用的各類樓蓋構(gòu)造實(shí)施分析以獲得無梁樓蓋是多層地下室的第一選擇。本文先介紹了地下室無梁樓蓋的特征，主要訴述其構(gòu)造方式與計(jì)算辦法的選擇。

關(guān)鍵詞：建筑；地下室底板；無梁樓蓋

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.079

0 引言

設(shè)計(jì)無梁樓蓋，和一般的梁板構(gòu)造系統(tǒng)對比來說，許多的優(yōu)點(diǎn)，它讓地下室的層高降低了，土方的挖掘減少了；簡捷的傳力路徑，方便布置管線，快的施工速度，對地下室通風(fēng)也非常有利，凈空運(yùn)用率高。跟一般的梁板系統(tǒng)相比，無梁樓蓋因?yàn)槭┕ず唵畏奖恪⑾鄬玫慕?jīng)濟(jì)效益，已愈來愈普遍的運(yùn)用于地下室底板中。

1 地下室無梁樓蓋結(jié)構(gòu)特征

無梁樓蓋把之前集中受力的梁改成無數(shù)分散空間受力的工字構(gòu)造系統(tǒng)，讓一樣高的樓層凈空擴(kuò)大，節(jié)約建材，提升施工進(jìn)度，并且更密的質(zhì)地，更高的抗壓性，更強(qiáng)的抗振動(dòng)沖擊，更適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。經(jīng)過文獻(xiàn)資料表明，屬于彈性狀態(tài)的是樓板在出現(xiàn)開裂前，隨著持續(xù)加大的荷載，率先在柱帽頂部發(fā)生的裂縫，進(jìn)一步橫向延伸，當(dāng)裂縫延伸至板跨中時(shí)，成批地板底裂縫開始出現(xiàn)，最終在柱帽頂部、柱列軸線的跨中板底、板頂產(chǎn)生相對多裂縫，與此同時(shí)，達(dá)到受拉屈服的鋼筋，而同時(shí)達(dá)到極限壓應(yīng)變的混凝土，在這樣的條件下，樓板發(fā)生了嚴(yán)重破壞。地下室采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系，能夠讓控制工程的埋深減少，并且從應(yīng)用作用角度來看，可以讓地下室的應(yīng)用面積有效增加，節(jié)省供電和通風(fēng)設(shè)備的一直投入。從構(gòu)造成本角度而言，可以讓基坑支護(hù)成本降低，讓基坑的挖掘工作量降低，節(jié)省豎向構(gòu)件的材料應(yīng)用。無梁樓蓋構(gòu)造系統(tǒng)憑借上述特征，廣泛運(yùn)用于地下室項(xiàng)目，并且無梁樓蓋具有普通結(jié)構(gòu)體系不同的特點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)重視該體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 工程概況

某工程地下三層，地上為五棟 22 層的住宅與四層裙房，大型超市建在地下室三層，而受本錢控制業(yè)主要求不能超過10m的地下總高，地下室為 8.5×8.5的柱距最大，由于首層定義為嵌固層，故首層做梁板構(gòu)造，這樣來地下一層層高為3.6m，地下二三層高都為 3.2m。以下是關(guān)于本工程無梁樓蓋應(yīng)用的詳細(xì)分析。

3 選擇無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的形式

陳舊的無梁樓蓋為等厚度無梁樓蓋，隨著進(jìn)步的技術(shù)，發(fā)生了柱上板帶厚于別的位置的不等厚無梁樓蓋。無梁樓蓋按是不是布置柱帽，能夠分為不設(shè)柱帽、設(shè)錐形柱帽與設(shè)方形柱帽3種形式。依據(jù)剛度原理，有利于荷載傳遞的是柱上板帶剛度大于別的位置，所以，從受力適當(dāng)性來看，優(yōu)于等厚度無梁樓蓋的是不等厚無梁樓蓋。一定要指出的是，不等厚無梁樓蓋也許由于結(jié)構(gòu)的需要，大于等厚度無梁樓蓋的是其用鋼量略，但其受力適當(dāng)、自重相對輕，因此依然建議第一選擇不等厚無梁樓蓋。無梁樓蓋是不是布置柱帽，關(guān)鍵決定于柱上板帶的厚度是不是滿足抗沖切的需求。假如厚度合理，而且不需要配置或只要配置很少的抗沖切箍筋就可以滿足需求時(shí)，則不設(shè)柱帽；不然需要設(shè)柱帽。假如單單需要提升板抗沖切能力，則需要設(shè)置錐形柱帽。假如既要提升高板抗沖切能力，又要讓柱上板帶受力狀態(tài)改善，則需要布置方形柱帽。

4 無梁樓蓋結(jié)構(gòu)計(jì)算方式

（1）等代框架法。該方法是一種手工近似計(jì)算的方法，采用這種方法進(jìn)行計(jì)算時(shí)是將計(jì)算構(gòu)件分成兩部分，即縱向與橫向這兩部分等代框，并以此來對這兩部分進(jìn)行分別計(jì)算分析的過程。使用與任一區(qū)格的長跨與短跨之比不大于2 的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，計(jì)算時(shí)需要特別注意結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重對柱內(nèi)內(nèi)力的影響。

（2）經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。在無梁樓蓋的計(jì)算當(dāng)中運(yùn)用最為普遍的一種計(jì)算辦法就是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。假如無梁樓蓋是要對垂直荷載下板的內(nèi)力實(shí)施計(jì)算，那么是特別運(yùn)用的一種計(jì)算辦法。應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法也是有需要的條件：最少要有3個(gè)持續(xù)跨在各個(gè)方向分布；相同方向少于1.2的跨度比，少于鄰跨的跨度的端跨的跨度，隨便區(qū)域隔內(nèi)不大于 1.5的跨度比，能變荷載不可以大于永久荷載的 3 倍；構(gòu)造系統(tǒng)中應(yīng)該要有抗側(cè)力支持或者剪力墻。

（3）有限元法。有限元法采用的是將樓蓋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件人為的劃分成很多較小的部分進(jìn)行計(jì)算的過程，采用這種方法將樓蓋的跨中、柱上板帶及柱帽的尺寸進(jìn)行測量，并將其結(jié)構(gòu)關(guān)系與邊界條件進(jìn)行模擬測試，并根據(jù)模擬結(jié)果對結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。在具體工程中，常用如PKRM 中的SLBACAD 模塊和SPA2000 無梁樓蓋模塊等計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算。

本工程在計(jì)算方法選擇上經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法更經(jīng)濟(jì)，但受以下條件限制：①活荷載為均布荷載，且不大于靜荷載的 3 倍；②每個(gè)方向至少有 3 個(gè)連續(xù)跨；③任一區(qū)格長短邊之比不應(yīng)大于 1.5；④同一方向上不能大于 1.2的最大最小的跨度比；⑤不規(guī)則柱網(wǎng)與柱的偏離值不能大于跨度的 10%。

由計(jì)算知道無梁樓蓋比梁板構(gòu)造節(jié)省鋼筋15%左右，降低混凝土總用量，而且對設(shè)備的安裝有利。因此，多層地下室使用無梁樓蓋更為經(jīng)濟(jì)適用，特別當(dāng)層高受限時(shí)，用鋼量優(yōu)點(diǎn)明顯更加顯著。無梁樓蓋內(nèi)力分析使用有限元分析法更為適當(dāng)。不等厚無梁樓蓋用鋼量通常大于等厚無梁樓蓋，這是由于跨中板帶減薄后，柱上板帶和跨中板帶比較剛度出現(xiàn)改變造成。空心樓蓋用鋼量廣泛高于別的構(gòu)造種類，但自重輕，可以讓層高有效降低，能用于地質(zhì)不好的多層地下室。

5 結(jié)語

無梁樓蓋結(jié)構(gòu)由于無樓層梁便于水電管道通行，爭取了空間的可用凈高，有利于建筑物減少層高，減輕了地下室土方開挖量，減少了施工排水費(fèi)用（有地下水時(shí)）。而且施工支模、簡單的工序，相對方便的綁扎鋼筋，相對方便的設(shè)備項(xiàng)目安裝，工期短等特征，但抗震性能差、易受沖切破壞，對這設(shè)計(jì)單位要依據(jù)這構(gòu)造系統(tǒng)的特征，從計(jì)算辦法、設(shè)計(jì)需求和結(jié)構(gòu)措施等方面通盤思考，確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性、適當(dāng)性。

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