地下室空心樓蓋計算及其優化實例探討

劉釗 劉柯度

摘 要：本文通過某筆者工程實踐經驗，針對地下室采用空心無梁樓蓋形式，系統地探討了該結構形式下的荷載優化處理，提出荷載的合理取值、內力計算。同時通過結合工程案例，針對不同跨度下的無梁樓蓋板塊，對其進行具體闡述，總結出可行的計算及其優化方案，為同類工程提供參考實例。

關鍵詞：地下室 空心樓蓋 優化設計

中圖分類號：TU92 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（a）-0000-00

1. 引言

從以往工程應用情況表明，鑒于蜂巢芯空心板空心率比較大，抗震性能優良，在商場、地下室等應用較多，也適用于抗震區的教學樓，因此應用非常廣泛。蜂巢芯空心板的空腔較大，空腔的影響已經比較明顯，因此其配筋構造與內置模的有較大的區別。其計算方法視有梁板與無梁板有一定差別。以下將詳細探討空心樓蓋計算及其優化。

2. 空心樓蓋計算

2.1 空心板的荷載優化

鑒于當前結構計算軟件具備自動考慮梁自重，而軟件中設置的樓板尺寸是以軸線為基準，因此導致軟件計算構件自重時，對于梁板重疊區域的自重計算了兩次。針對于空心樓蓋來說，在軟件中一般通過梁式輸入，梁所占比例較大，因此計算的重復荷載較多，而且鑒于梁相交部分較多，因此在考慮荷載時，扣除這部分荷載對于優化荷載是可觀的。筆者通過結合工程實踐經驗，舉例說明蜂巢芯空心板梁式輸入的樓板荷載計算法。

針對于400mm的頂板采用蜂巢芯板，密肋200x400，900x900x350規格蜂巢芯，重量為0.9kN，則每個密肋間距的總自重為：（1.1x1.1x0.4-0.9x0.9x0.35）x25+0.9=5.91kN， PKPM考慮程序自動計算密肋重為： 0.2x0.4x25x1.1x2=4.4kN，則需輸入的板自重為：（5.91-4.4）/1.1/1.1=1.25kN/㎡。考慮1.5kN/ ㎡的裝修荷載，則PKPM中輸入的恒載為：1.5+1.25=2.75kN/ ㎡，實取2.9kN/ ㎡ 。 上述蜂巢芯空心板做大板輸入時考慮1.5 kN/ ㎡裝修荷載后總恒載為：5.91/1.1/1.1+1.5=6.38 kN/ ㎡，實取6.5 kN/㎡。

2.2 空心板內力計算

針對于空心樓蓋的模型建立，一般情況采用梁式輸入計算，但應該在模型中考慮主梁和密肋梁之間的相互變形協調。同時對于主梁截面相對密肋梁截面較大時，則密肋梁可以按次梁輸入模型。但鑒于該方式建立模型會導致圖紙及計算書表達復雜，可通過采取簡化方式表達。如對于主梁截面相對密肋梁截面較大，則可以采取簡化成雙向板。通過利用雙向板頂、板底的最大內力來計算出密肋梁配筋。

針對于空心板內力計算另外一個關鍵要點是對邊界條件的處理。針對于梁式輸入模型時，程序忽略板影響造成中間支座內力較小，板格跨中部分內力偏大。甚至會造成與蜂巢芯空心板相接的實心板支座內力未考慮蜂巢芯這邊的影響而計算偏小，因此在配筋設計時應對這些被忽略的部分加強。對于板式輸入計算情況下，有鄰跨板時會有模棱兩可的情況，到底是簡支好還是固支好，這個要憑設計者平時的經驗。對于沒有經驗時，筆者建議案簡支計算，配足跨中，但支座按固支配置，且其配筋伸入相鄰實心板中。

3. 工程案例分析

3.1 項目概況

本工程為三棟高層住宅樓及一棟高層商住樓組成的高層建筑。14號樓為商住樓，15號樓、16號樓、17號樓均為住宅樓。15號樓、16號樓、17號樓.14號樓地上部分最高31層，一層為架空花園、商業服務網點及入戶大堂，二層為商業服務網點，三層及三層以上均為住宅，15號樓建筑總高度為97.40m。16號樓、17號樓建筑總高度為97.90m，7號樓建筑總高度為97.10m。其中地下室建筑面積為34077.63 ㎡。

3.2 結構形式分析

針對于本工程地下室底板采用無梁平板，地下室頂板建議通過標準單元試算與常規使用結構形式作對比分析，同時綜合抗浮設計、施工操作、建筑使用效果等因素后在確定。考慮到首層的園林覆土及景觀設計等因素，首層樓板宜有一定厚度滿足結構自防水厚度的要求；同時首層結構宜按上部結構的嵌固端構造要求設計，樓板有一定厚度及采用梁板結構；對于負一層結構選型可考慮加腋框架梁+整間大跨平板方案、空心樓板無梁樓蓋方案、無梁樓蓋方案的對比論證，建議推進標準單元的計算和設計，結合抗浮設計、施工操作、建筑使用功能要求和效果，量化分析各方案的優缺點。

3.3 無梁樓蓋計算

（1）負一層汽車頂板：

1. 計算條件（8.1×8.4），取1.2恒+1.4活（M22彎矩）如圖1所示。

4. 結語

文章通過結合空心樓蓋在地下室的應用實例，系統地探討了空心樓蓋計算步驟。從無梁樓蓋計算結果分析，本工程的計算結果與無梁樓蓋實際受力情況吻合。同時通過對比該地下室的其他結構形式，比較結果表明，空心樓蓋造價相對普通樓蓋節省5-10kg/ ㎡，表明本工程無梁樓蓋優化的可行性。

參考文獻

[1] 周茂清； 王祖華.有限元分析在無梁樓蓋優化設計中的應用？ [J].廣東土木與建筑，2003，（12）：38-41.

[2] 卜明華； 周泉.現澆空心樓蓋結構的經濟性分析與優化？？ [J].建筑經濟，2014，（12）：80-82.