地下室頂板采用框梁大板結構的分析及應用

2018-06-13 07:43:04羅慶剛

建材與裝飾 2018年28期

羅慶剛

（廣東博意建筑設計院有限公司廣東佛山 528000）

引言

近年來，為滿足地下室大跨度柱網的要求以及地下室頂板覆土種植的需要，地下室頂板采用無次梁的框梁大板結構越來越普遍。在規范執行層面，多地的審圖單位要求地下室頂板應執行《地下工程防水技術規范》的要求，即種植頂板厚度不應小于250mm；另外，地下室的頂板通常作為上部結構的嵌固部位，根據《建筑抗震設計規范》規定：地下室頂板作為上部結構嵌固部位時，地下室在地上結構相關范圍的頂板應采用梁板結構，相關范圍以外的地下室頂板宜采用現澆梁板結構。為滿足規范要求，并充分發揮厚板作用，地下室頂板采用無次梁的框梁大板結構受到結構設計師的歡迎，因此研究框梁大板結構在地下室頂板中的應用具有重要意義。

1 地下室頂板采用框梁大板結構所擁有的優勢

在地下室頂板中，采用無次梁框梁大板結構具有以下優點：

（1）滿足規范要求

如引言所指，框梁大板結構既能達到種植頂板厚度不小于250mm的要求，又能滿足地下室頂板作為上部嵌固部位應采用梁板結構的要求，能有效執行相關規范條文。

（2）施工方便快捷

在地下室施工時，由于框梁大板結構沒有次梁，模板施工和鋼筋綁扎快捷方便，可以減小模板用量，縮短工程的施工時間。

（3）梁、板構件的受力合理

樓板在豎向荷載的作用下，在板中會產生拱效應，這樣在梁內產生軸力，類似于拱橋的受力特點；大板也可以看成雙向拱的拱殼空間結構，其受力性能要明顯的比平面構件受力有利。與十字梁結構相比，由于沒有次梁產生的跨中集中荷載，這樣對于荷載傳遞時其受力更加均勻，能有效減小梁的彎矩值。

（4）室內空間充分利用，觀感舒適

框梁大板結構不設次梁，可以提高樓層高度的利用率，相對于井字梁和十字梁樓蓋而言，對設備管線的布置、通風等均有明顯優勢。另外，大面積的樓板底面平整度給人以良好的視覺體驗。

2 地下室頂板采用框梁大板結構的設計原理

通常人們所說的框梁大板結構主要指的現澆樓蓋結構布置時，在結構柱網中僅僅布設軸網中的框架梁，并不設置其他形式的次梁。地下室頂板為滿足種植頂板的構造要求，樓板厚度不小于250mm，板剛度較大，此時若采用傳統的設計方法，即梁作為樓板不動支座的假定，計算結果與實現情況會有較大差異。根據同行專家采用有限元和簡化分析的方法得出的結論，梁和板的剛度比值對板的彎矩和變形有很大影響，對中部梁來說，當梁相對于板的剛度較大時，梁的變形相對較小，梁可視作板的不動支座，板的支座最大負彎矩出現在梁的中部（圖1），此時板的計算結果與手冊法相似；當梁的剛度相對于板剛度逐漸減小時，板的支座負彎矩將向柱子支座靠近，當梁板剛度比進一步減小時，板于柱支座處出現較大負彎矩（圖2），板的內力走向與無梁樓蓋相似。

圖1 Y向板面配筋＜一＞

圖2 Y向板面配筋＜二＞

另外對于梁的設計考慮整體澆注梁、板共同受力時，由于在重力荷載下，梁支座處上部彎曲受拉，而樓板作為梁翼緣參與彎曲受拉，此時類似T型梁受力中性軸上移，樓板產生軸拉力，而矩形梁為軸壓力，故梁支座配筋可有效減小。若忽略樓板翼緣的作用，往往造成梁端支座配筋過大，不僅是造成浪費，而且降低了梁端出現塑性鉸的可能性，使結構延性大大降低。很多震害資料顯示，整體澆注混凝土結構的破壞，主要表現為豎向構件即剪力墻或框架柱的剪切或壓屈破壞（圖3），而與其相連的框架梁未見正截面鋼筋屈服，即未形成耗能塑性鉸，很快就進入脆性破壞階段，這主要是由于設計中往往忽略了樓板對梁剛度的加強作用帶來的不良影響。可見，當地下室頂板厚度較大時，應重視梁和板的變形協調，正確考慮板和梁的內力特征，使設計更加合理、經濟、安全。