建筑工程地下室無梁樓蓋結構設計要點分析

盧國華

(江西省建筑材料工業科學研究設計院,江西 南昌 330001)

1 前 言

地下室無梁樓蓋是直接將板通過柱帽支承于框架柱之上,框架柱與框架柱之間無框架梁及次梁,是雙向板柱結構體系。無梁樓蓋結構地下室主體框架柱采用矩形柱,中間柱柱頂設置托板及柱帽,形成剛域,作為樓板的支座,邊柱設置半柱帽,形成板柱體系,少部分特殊區域設置大梁,局部形成梁板體系。

相比傳統的梁板結構,地下室無梁樓蓋結構體系具有體系簡單、傳力路徑短、施工模板簡單、基礎埋深小、基坑開挖量小、施工速度快、地下室頂板底美觀平整、便于水電通風等管線安裝、綜合經濟指標好等一系列特點。同時,無梁樓蓋不但適用于非人防區,還適用于6級(6B級)人防區。

2 地下室無梁樓蓋結構的方案選擇

無梁樓蓋按是否設置柱帽分為：不設柱帽、設錐形柱帽、設方形柱帽。柱帽的作用的抗沖切。傳統的無梁樓蓋為等厚無梁樓蓋,近些年,隨著技術的發展,出現了柱上板帶比其它部位板厚的不等厚無梁樓蓋。不等厚無梁樓蓋無論是在受力合理性上還是在材料用量上都優于等厚無梁樓蓋。所以我們應優先考慮不等厚無梁樓蓋。

3 工程項目案例

某項目所在地的抗震設防烈度為6度,地震作用加速度值為0.05g,設計地震分組為第一組,建筑抗震設防類別為丙類。建筑安全等級為二級,框架抗震等級為四級,場地類別為Ⅱ類。本項目地下室工程為是單層地下車庫,地下車庫總建筑面積為26000m2,地下室底板板面的標高為-4.600m,頂板板面標高為-1.400,頂板覆土厚度為1.100m,建筑單體室外地面標高為-0.300m。室外地面設置有消防車道及植物種植。

本地下室主體結構為板柱抗震墻體系,基礎采用平板式筏板基礎(帶反柱帽)。所有構件混凝土強度等級均為C30防水混凝土(后澆帶為C35防水混凝土),抗滲等級底板和側墻為S8,頂板為S6。鋼材采用HRB400級。主要活荷載標準值為：地下室頂板14KN/m2,地下室底板3.5KN/m2,其它荷載按荷載規范要求

4 消防車道的荷載計算

因本地下室頂板為雙向板結構,根據我國現行規范要求,消防車道的荷載值為20KN/m2。我國現行《荷載規范》指出,由于消防車的總重量達到300KN,對于車道的壓力為60KN,輪胎在地面的尺寸大小為0.6×0.2m,而消防車道板的跨度為5.0×8.0m,要求在消防車道能夠由兩輛消防車并排駛過,因此我們要求兩輛消防車對車道作用力經過擴散作用之后的活荷載進行加以分析。

5 有限元分析法在地下室無梁樓蓋設計中的應用

在對地下室無梁樓蓋設計過程中,我們可以采用有限元分析法對其進行計算。其步驟為：首先,需要根據是奇跡情況建立一個三維模型。在建立模型的過程中,我們需要注意的是,需要在柱上布置一道矩形截面虛梁,要求該量的截面尺寸為100×100。在此處布置矩形截面虛梁的主要目的有兩個方面,一方面是在處理數據之前,軟件可以將地下室樓板的外界信息自動讀取,從而對其信息進行合理的分析,便于模型的建立；另一方面可以將彈性樓板單元劃分為幾個部分,起到輔助作用。

其次,根據建立的模型以及分析的結果采用有限元分析法來對無梁樓蓋進行合理的分析,在分析的過程中,我們需要清楚的知道,受到有限元分析法的理論的影響,導致其劃分的樓板存在很大的差異,這就影響到最后結果的精確度,據此,為了保證其結果的精確度,可以采取1000mm進行分析與計算。另外,在頂板開洞的過程中,由于會對柱上板帶以及跨中板帶上的配筋產生不同程度的影響,因此施工人員必須要從實際情況出發,采取合適的計算結果進行運算。最后,再根據有限元分析法的結果以及開發商的要求來對地下室進行無梁樓蓋設計。

6 抗沖切計算

抗沖切計算是無梁樓蓋最重要的內容。為加強板柱節點的抗沖切承載力,一般可以采取以下措施：(1)將板柱節點附近板的厚度局部加厚或加柱帽；(2)可采用穿過柱截面布置板內的暗梁,暗梁由抗剪箍筋與縱筋組成；(3)可采用互相垂直并通過柱子截面的型鋼焊接而成的型鋼剪力架。

7 結語

在對地下室進行無梁樓蓋設計的過程中,應優先考慮采用不等厚無梁樓蓋結構體系,并采用有限元分析法來計算出消防車道的活荷載,并按荷載規范要求選取相關荷載,再進行無梁樓蓋結構設計。現在地下室在建設項目中越來越普遍,這種具有一系列優勢的無梁樓蓋結構越來越受到大家的青睞。