浅析地下室无梁楼盖结构设计陈琦月

浅析地下室无梁楼盖结构设计陈琦月

陈琦月

佛山市顺德建筑设计院有限公司528300

摘要：为缓解工程建设与土地资源之间的矛盾，现在建筑工程开发施工时，对地下空间的重视度不断提高，地下室已经成为建筑工程重要组成部分，并且因为所处环境的特殊性，对施工技术和工艺的要求也比较严格，必须要提前进行现场勘察，然后选择合适的方法进行施工，确保每道工序实施的规范性。其中，在面对无梁楼盖结构进行设计时，可以总结以往经验，以满足地下室工程建设要求为目的，合理控制后期施工难度，并兼顾质量与造价要素，保证每个细节设计的科学性与可行性。

关键词：地下室；无梁楼盖；结构设计

地下室作为建筑工程重要组成部分，其与一般楼底板存在较大差异，在对其进行设计时，不仅要满足功能性需求，还需要兼顾施工难度以及投资成本问题，确定一个科学合理的建筑结构形式。通过优化设计，来保证地下室屋顶结构具有优良抗震性能，安全性与稳定性可以达到专业要求，并具有较高的投资效益。

一、无梁楼盖结构的优缺点

1.提高建筑美观

无梁楼盖结构在实际应用中，可以直接支撑在柱体上，因为不设置梁结构，自身抗侧刚度较小，多被用于抗震设防烈度比较小的建筑工程。并且其仅仅包括柱、楼板以及柱帽三部分，顶板可以直接将楼面荷载传递给柱及基础，传力路径更短，释放出更多楼层空间，同时使用所需模板大大减少。在一般工程设计中，无梁楼盖顶板结构顶面布置比较简单，可保持良好的通风效果，为后续的管线工程施工提供了巨大的便利，在发挥建筑工程自身功能的同时，提高工程美观性[1]。

2.增加使用空间

将无梁楼盖结构形式应用到建筑地下室中，可基于其结构特点，减低地下室自身层高，缩小地下室总埋深。对已建工程施工应用效果来看，无梁楼盖结构能够大幅度增加地下室使用面积，在一定程度上增大了楼层净空。另外，对比其他结构形式，无梁楼盖结构更为简单，在设计施工上所需的成本投资更少，同时因为对技术工艺要求较低，基坑开挖与支护难度降低，所需通风设备较少，可以达到长期供电的要求，提高施工作业效率[2]。

3.缩短施工工期

无梁楼盖传力路径比较短，结构体系复杂度低，在施工阶段可有效降低钢筋绑扎难度，现场操作更为简单，出现质量问题的可能性也更小。并且，基于其结构特点，可减少部分土方开挖量与模板施工量，以更短的时间来完成所有施工作业，缩短基坑暴露在空气中的时间，相应的基坑支护难度降低。与较大层高梁板结构形式的建筑工程相比，无粮盖顶板结构体系地震效应更小，具有更好的安全性。

4.无梁楼盖的缺点

任何事物都有其两面性，无梁楼盖也不例外，除了上述优点，其最大的缺陷就是强度低。为了达到预期的强度，无梁结构就必须（需)要考虑增加钢筋的直径及无梁板结构的厚度，这在一定程度上造成了成本的增加，又牺牲了建筑的层高。另外，无梁楼盖的延性不足，容易受到脆性冲切的破坏，极大地增加了其危险性，所以当前国家对无梁楼盖结构制定了相应条文规范限定。

二、地下室无梁楼盖设计方法

1.经验系数法

应用经验系数法来进行地下室无梁楼盖结构的设计，即应用弯矩分配系数，计算得到板总弯矩后与弯矩分配系数相乘，便可得到控制截面的各弯矩值。在采用此种方法设计时，应提前确定无梁楼板结构各方向均达到或者超过三个连续跨，并且无论是哪个长跨与短跨比值均不得超过1.5。其中，对于方向相同的情况，则应控制最大与最小跨度比值在1.2以内，并保证两端跨度在内跨以内。应用经验系数法来计算结构内力，可得：板x向总弯矩为Mx=0.125×q×ly（lx-2c/3)2；板y向总弯矩为My=0.125×q×lx（ly-2c/3)2。其中，q表示楼板上每平方米全部荷载，c表示弯矩计算方向柱帽有效宽度，lx表示x向轴跨，ly表示板y向轴跨[3]。

2.有限元计算法

通过有限元计算法来对地下室无梁楼盖结构各参数进行计算，即以无梁楼盖柱上板带、跨中板带以及柱帽尺寸作为依据，将无梁楼盖划分为多个细小单元，通过板壳单元有限元程序完成计算，常用的软件如PKPM、SAP2000等。以PKPM为例，需要在进行建模之前由设计人员完成相应处理工作，通过PMCAD进行人机交互，输入相应数据信息，将柱与柱之间设计成矩形截面虚梁。其中，条件允许情况下，尽量将边界位置或者开洞位置设计成实梁。通过完成准备工作，软件处理时便可准确读出边界信息。然后，设计人员可以通过软件功能来完成结构的三维设计，通过SATWE能够计算楼板弹性变形。三维计算完成后，便可以通过STAWE程序内自带的厚板分析程序SLabCAD进一步分析无梁楼盖结构，根据不免荷载和均布线荷载，计算得到楼板配筋。

三、地下室无梁楼盖设计要点

1.综合分析影响因素

将地下室无梁楼盖结构作为设计对象时，需要借鉴以往经验，总结会对基础与地下室墙体结构刚度产生影响的因素，例如地基刚度过小时，将会造成跨板弯矩过大。通过对各类影响因素的分析，来提前采取措施预防各类问题的发生，提高地下室平板结构的稳定性。常见的经验系数法，要保证理论端跨板与实际受力的相符性，避免造成整体结构与实际差异较大的情况。另外，设计时还需要重视结构刚性基础问题，提高设计图纸的科学性与可行性，基于地下室施工环境特点，兼顾施工难度与成本投入。一般地下室顶板结构，需要以刚性无梁楼盖地下墙基础作为一个整体，灵活选择设计方法，通过设计模型和参数计算，提高结构设计方案的可行性[4]。

2.结构构件尺寸计算

2.1柱帽

柱帽会对板跨度的计算结果产生影响，并且可以保证顶板的立柱冲孔。在针对柱帽问题分析时，可采用屋面加固方法，确定立柱上的顶板因素。一般情况下柱帽分为锥形、矩形以及组合型三种形式，并且矩形施工难度最小，以及钢筋计算简单，多被用于实际工程中。

2.2无梁板厚度

基于专业设计规范，并综合工程施工要求，合理确定梁板厚度取值。例如室内停车场、餐饮、办公室等功能的无应力板地板厚度参数有明确规定，可根据工程实际应用，来结合梁板载重大小，来适当调整板厚度。

地下室设计可忽略柱大小参数，而要将重点放在板屋顶结构，对控制施工成本具有重要意义。设计时除了要保证达到轴压比要求以外，还需要兼顾工程经济性要求。

3.无梁楼盖端跨设计

无论是地下室顶板选择应用何种结构形式，均要保证跨度支撑力矩为最大值。如果地下室地板只通过经验系数法来加载竖向力，则结构设计时，需要在整个悬板设计在端跨外位置，保证短跨轴承具有较高的平衡性。一般情况下，很多力学模型中并没有设置外悬挑板，而工程实际中地下室外墙需要承受荷载作用力。这样在进行设计时，就需要通过端跨板带、地基、外墙等，完成弯矩的传递，并达到相互作用的目的。在针对建筑地下室无梁楼盖顶板结构设计时，要提高对端跨设计的重视，保证项目图纸设计具有较高的可行性。

4.地下室外墙设计

地下室外墙需要满足顶板与基础间传力的作用，并且在向基础结构传递内里时，还要对侧向土施加压力，这样对其受力性能进行分析，可以判断其很容易受到板带影响。为提高地下室底板设计效果，应基于结构受力特点，选择科学、合理的设计方案，面对刚度较强的地下室基础结构，需要将弯矩平均分配到外墙结构。

结束语：

无梁楼盖结构形式在建筑地下室应用比较广泛，虽然在不断建设中已经积累了大量的经验，在设计时，完全可以做到最大限度地发挥其优点，但我们认为，一个建筑的成功与否，最大的考量应该是其安全性，所以在设计时（应当加大)钢筋直径、楼盖混凝土的截面厚度等综合因素的考虑，能最大程度地增加其安全性，避免脆性冲切破坏的发生。

参考文献：

[1]陈辉.探究地下室无梁楼盖结构设计的要点[J].低碳世界，2016，（21)：145-146.

[2]黄建彬.关于地下室无梁楼盖顶板结构设计研究[J].建材与装饰，2016，（12)：98-99.

[3]王世坤.浅谈地下室无梁楼盖结构设计分析[J].江西建材，2015，（09)：34+36.

[4]印江涛，洪亮.地下室无梁楼盖结构设计探讨[J].科技与创新，2014，（09)：88-89.