無梁樓蓋地下車庫結構設計中存在的問題及對策

崔力文

上海中建東孚投資發(fā)展有限公司 上海 200122

1 無梁樓蓋的概念

無梁樓蓋結構在柱、內墻、外墻上直接支撐樓板，將常規(guī)梁板柱設計中的梁設置為暗梁或者不設置框架梁，通過配筋的不同在樓板內區(qū)分柱上板帶和跨中板帶，通過計算和施工做法滿足抗沖切要求。板、柱連接處一般設置有柱帽，柱帽通常有矩形柱帽和斜柱帽兩種方式。荷載通過樓板直接傳遞給框架柱或者承重墻。故其破壞形式多為柱頂沖切破壞．無梁樓蓋體系不需要設置框架梁，在滿足建筑凈高要求的前提下最大程度減少結構層高度，降低開挖土方量，方便機電管線布置，減少開發(fā)成本[1]。

2 無梁樓蓋地下車庫設計中的優(yōu)缺點分析

2.1 無梁樓蓋的優(yōu)勢

無梁樓蓋是一種雙向受力的板柱結構，由于不設置樓層梁，板面荷載由板傳至柱，傳力路徑直接，凈空利用率高，施工周期短，有利于綜合管線布置。大型地產(chǎn)商均對地下車庫結構形式做過細致的研究，一致認為，對于地下地庫，采用無梁樓蓋結構建安成本是最少的。

2.2 無梁樓蓋的缺點

無梁樓蓋結構體系由于取消了肋梁，使無梁樓蓋結構體系的抗彎剛度減小、撓度增大，柱子周邊的剪應力高度集中，可能會引起局部板的沖切破壞；側向剛度比較差，層數(shù)較少時可以依靠框架柱等豎向構件來抵抗水平荷載，當層數(shù)較多或要求抗震時，一般需要設剪力墻、筒體等來增加側向剛度，實現(xiàn)2道抗震防線。

3 地下車庫無梁樓蓋設計問題的改善對策

3.1 工程概況

本工程建筑場地地勢平坦，地層分布均勻，地上部分是以草坪為主的綠化帶，覆土厚取1．0m。地下水靜止水位埋深為8．2-9．9m，設計時不考慮地下水對鋼筋、混凝土的腐蝕作用。本地區(qū)抗震設防烈度為6度（第二組，設計基本加速度值為0．05g），最大凍深0．5m。車庫地下建筑層數(shù)為一層，結構層高4．0m，耐火等級二級，安全等級二級，結構形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土無梁樓蓋結構，基礎形式為柱下獨立基礎，混凝土等級為C35，鋼筋主筋采用HRB400級鋼筋，箍筋采用HPB300級。車位配比設計為1．0，根據(jù)《車庫建筑設計規(guī)范》（JGJ100）規(guī)定，共配備160個地下車位，設計柱間停放3輛車，柱網(wǎng)采用8．1m×8．1m。

3.2 應用步驟

案例中，關于無梁樓蓋結構的設計共分兩個步驟，即虛梁和柱帽的布置、無梁樓板計算，各步驟具體內容見下文。

3.2.1 虛梁和柱帽的布置

虛梁和柱帽的布置分為兩個部分，即虛梁布置、柱帽布置。① 虛梁布置：在基本結構上，無梁樓蓋在表面上是沒有梁體的，因此需要在柱間進行虛梁、暗梁的布置，由此才能進行后續(xù)樓板生產(chǎn)施工。應用當中可以借助軟件先對結構進行建模，在模型基礎上可以試驗性的設計虛梁、暗梁布置、界面，借助軟件參數(shù)反饋可以清晰的看到設計中的不足，隨后通過不斷的調整可以得到準確結果，同時在使用方面，采用混凝土、鋼筋現(xiàn)澆技術，嚴格依照設計方案來進行施工。案例當中，其虛梁截面為100mm×100mm。② 柱帽布置：首先關于柱帽尺寸，在設計或施工當中要嚴格依照《砼規(guī)》第9．1．12條的規(guī)定來確定，其次施工過程當中柱帽長度不得小于柱寬4倍板厚、高度不得小于小于板的厚度。案例當中，其柱帽采用托板型式，在提前確認柱與柱帽、柱帽對板的沖切條件下，加大了托板的寬度與高度，即2500×2500×500mm，此舉使托板成為了樓板的剛性支座，有效減少了施工鋼筋應用量。③柱網(wǎng)優(yōu)化，大柱網(wǎng)為2排柱子中間標劃3個車位，小柱網(wǎng)為2排柱子中間標劃2個車位；2個大柱網(wǎng)（2×8．1m=16．2m）與3個小柱網(wǎng)（3×5．4m=16．2m）尺寸相同，應用矩形柱（400mm×600mm）取代方形柱（600mm×600mm）后，停車位均為6個。

在停車位面積不變的條件下，將大柱網(wǎng)優(yōu)化成小柱網(wǎng)，每個車位分攤面積相同，車庫設計布置更靈活、更能有效利用場地。可以減小車庫底板和頂板的結構尺寸，降低層高，從而降低建造成本[2]。

3.2.2 無梁樓板計算

① 柱對板的沖切計算：主要考慮到案例中上部結構的荷載條件，其存在有柱帽、無柱帽兩種條件，針對有柱帽條件在沖切計算當中，需要對柱帽、柱帽對板進行計算，針對無柱帽條件則直接對柱對板進行沖切計算。② 無梁樓蓋板彈性板定義計算：借助軟件將無梁樓蓋板定義為彈性板，歸于特殊構件的“板屬性”中，隨后對計算參數(shù)中彈性板的單元尺寸參數(shù)進行設置，依照有限元計算方法勾選梁與彈性板變形協(xié)調參數(shù)，此舉可以保障彈性板和梁變形的相互協(xié)調，全面將樓蓋結構受力過程展現(xiàn)。③ 有限元計算：在有限元計算當中，針對上部結構要將其恒活面荷載放置到彈性樓板（無梁樓蓋板）上，使兩者之間存在作用關系，隨后針對梁墻上的荷載進行計算，計算需要以彈性樓板傳遞結果為準，這種計算方法具有良好的經(jīng)濟性表現(xiàn)，可以有效提高設計合理性。

4 結語

為了解決居民停車問題，設計合理、實用、經(jīng)濟的地下車庫非常必要。雙向板無梁樓蓋結構體系簡單，傳力途徑短捷，板面鋼筋綁扎方便，增加了樓層凈高，減少基礎的土方和護坡高度，在施工時可節(jié)約模板、縮短工期，近年來地下建筑中這種無梁樓蓋的結構形式逐漸被推廣應用[3]。