基于建筑工程地下室无梁楼盖设计的研究分析

基于建筑工程地下室无梁楼盖设计的研究分析

林振邦

广东人防建筑设计院有限公司510500

摘要：现如今，人们的生活水平与生活质量也有了显著的提高，建筑工程虽然在不断增多，越来越多的大面积地下室被利用起来，在对大面积地下室工程施工过程中，由于其施工规模大、难度大而提高了其施工成本，因此我们很有必要在实际工作中探索一种具有经济性的结构形式进行施工。由于无梁楼盖的诸多优点，在我国的很多地下车库中被广泛应用。

关键词：建筑工程；地下室；无梁楼盖设计

引言：

无梁楼盖结构由于无楼层梁便于水电管道通行，争取了空间的可用净高，有利于建筑物减少层高，减轻了地下室土方开挖量，减少了施工排水费用（有地下水时），因此设计人员应当重视该体系。本文结合工程为例，浅要分析了地下室无梁楼盖设计方法，使其在经济合理的前提下充分发挥其使用价值。

1、建筑工程地下室无梁楼盖结构特征

无梁楼盖把之前集中受力的梁改成无数分散空间受力的工字构造系统，让一样高的楼层净空扩大，节约建材，提升施工进度，并且更密的质地，更高的抗压性，更强的抗振动冲击，更适当的构造。地下室楼板在出现开裂前，随着持续加大的荷载，率先在柱帽顶部发生的裂缝，进一步横向延伸，当裂缝延伸至板跨中时，成批地板底裂缝开始出现，最终在柱帽顶部、柱列轴线的跨中板底、板顶产生相对多裂缝。同时，达到受拉屈服的钢筋，而同时达到极限压应变的混凝土，在这样的条件下，楼板发生了严重破坏。

地下室采用无梁楼盖结构体系，能够让控制工程的埋深减少，并且从应用作用角度来看，可以让地下室的应用面积有效增加，节省供电和通风设备的一直投入。从构造成本角度而言，可以让基坑支护成本降低，让基坑的挖掘工作量降低，节省竖向构件的材料应用。

2、无梁楼盖的计算方法

2.1等代梁经验系数法

经验系数法在无梁楼盖的计算当中运用是最为普遍的一种计算办法。经验系数法需符合下列条件：

2.1.1每个方向至少有三个连续跨；

2.1.2任一区格的长边与短边之比不大于1.5；

2.1.3同一方向上的相邻跨度的中至中跨长之变化不超过较长跨的1/3；

2.1.4所有荷载均为竖向均布荷载，活荷载与恒荷载之比≤3。

经验系数法可按下列公式计算：X方向总弯矩设计值：M0=qLy（Lx-2c/3）2/8；Y方向总弯矩设计值：M0=qLx（Ly-2c/3）2/8；柱上板带的弯矩设计值：Mc=β1M0；跨中板带的弯矩设计值：Mm=β2M0；Lx，Ly―x方向和y方向的柱距；q―板的竖向均布荷载设计值；c―柱帽在计算弯矩方向的有效宽度；β1，β2―柱上板带和跨中板带弯矩系数。

当满足上述条件时，采用经验系数法计算无梁楼盖内力，其计算简图和边界条件都比较符合工程的实际情况，是手算无梁楼盖非常实用的计算方法，可以满足工程设计要求。

2.2等代框架法

等代框架法是一种手工近似计算的方法，采用这种方法进行计算时是将计算构件分成两部分，即纵向与横向这两部分等代框，并以此来对这两部分进行分别计算分析的过程。使用与任一区格的长跨与短跨之比不大于2的结构构件，计算时需要特别注意结构构件自重对柱内内力的影响。

2.3有限元分析方法

有限元法采用的是将楼盖的结构构件人为的划分成很多较小的部分进行计算的过程采用PKPM对无梁楼盖进行建模分析，在PMCAD中建模，按楼板输入，框架之间采用100x100的虚梁，楼板采用弹性楼板6进行计算，SATWE计算完成后采用SLABCAD软件进行进一步分析。

3、实例探析无梁楼盖在地下室结构设计中的应用

3.1工程概况

某建筑物的地下室工程为是一个独立的车库，其建筑总面积为1479m2，本工程底板板面的标高为-4.700m，顶板板面标高为-1.500。在本工程中，其顶板上存在厚度为1.200m的覆土，在建筑物的室外地面标高为0.300m。在该建筑工程中，设置有消防车道以及植物种植区域。

在对本工程进行设计的过程中，要求其防烈度达到6度，并且对其地震作用的速度值应该设计为0.05g，设计地震分组为第一组，建筑抗震设防类别为丙类，结构设计使用年限为50年，建筑安全等级为二级，框架抗震等级为四级，场地类别为Ⅱ类。主体结构为板柱抗震墙体系，基础采用平板式筏板基础（带反柱帽）。所有构件混凝土强度等级均为C30防水混凝土（后浇带为C35防水混凝土），抗渗等级底板和侧墙为S8，顶板为S6。钢材采用HPB235（fy=210N/mm2），HRB335（fy=300N/mm2），HRB400（fy=360N/mm2）三种。

主要活荷载标准值为：地下室顶板14.3KN/m2，其余5KN/m2，地下室底板2.5KN/m2。

3.2消防车道的荷载计算

在本地下室工程中，由于顶板属于双向板结构，因此应该将消防车道的荷载值规定为20KN/m2，并需要在顶板上覆盖厚为1.2m的土料，并且还需要适当增加板面的陪尽量，这样才能够提高其承载能力。一般来说，我们可以在地下室顶板上覆盖一层较厚的土料，因为这样可以分散消防车的作用力，从而适当折减其荷载，从而保证车道的质量。

从我国现行的《荷载规范》中明确指出，由于消防车的总重量达到300KN，对于车道的压力为60KN，轮胎在地面的尺寸大小为0.6×0.2m，而消防车道板的跨度为5.0×8.0m，要求在消防车道能够由两辆消防车并排驶过，因此我们要求两辆消防车对车道作用力经过扩散作用之后的活荷载进行加以分析，并研究出其计算公式：

bx=（1.8x2+0.7+0.2）+2s+h，by=（1.4+0.6）+2s+h，q=8x60/（bxxby）（3-1）

在本公式中，s为地下室顶板的土料覆盖的厚度；h也就是地下室顶板板面的厚度。通过第一个计算公式极端之后，消防车道的荷载经折减之后其荷载为13.7KN/m2。

3.3抗冲切计算

为加强板柱节点的抗冲切承载力，一般可以采取以下措施：

3.3.1将板柱节点附近板的厚度局部加厚或加柱帽；

3.3.2可采用穿过柱截面布置板内的暗梁，暗梁由抗剪箍筋与纵筋组成；

3.3.3可采用互相垂直并通过柱子截面的型钢焊接而成的型钢剪力架。

4、设计地下室无梁楼盖应注意的事项

4.1顶板的厚度不宜取得过大，否则不经济，因为顶板的通常配筋主要为最小配筋率控制。顶板的厚度可取小一点，柱帽尺寸稍微取大一点，这样会取得较为良好的效果；

4.2柱帽一次截断的面积不宜超过1/3，可以考虑分次截断，以满足规范的要求；

4.3柱距按规范最小取为7.8米时，可停三辆车，通常做法可取为8m或8.1m，可根据工程情况具体考虑柱网尺寸大小；

4.4按浮水位可根据工程的实际情况合理取值，满足安全、经济两方面的需求；

4.5顶板的计算用有限元分析计算比普通的计算结果会偏小一些，更能满足协同工作的原理。

结束语：

总之，无梁楼盖设计，它降低了地下车库的层高，减少了土方的开挖；传力路径简捷，布置管线方便，对地下室通风也很有利，净空利用率高。在地下车室应用无梁楼盖结构体系，计算时采用合理安全的计算方法和设计方法，在设计过程中根据工程实际情况选择合理的构造措施，进而保证结构的安全、可靠、经济。

参考文献：

[1]吴文韬.人防地下室底板无梁楼盖的设计运用[J].建筑设计管理，2014（08）.

[2]徐育才.无梁楼盖应用于地下室顶板的若干算法[J].工程建设与设计.2010（02）.

[3]姜明.建筑地下室底板及外墙的结构设计[J].四川水泥，2015（03）.

[4]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3―2010.