地下室顶板无梁楼盖的设计与应用

地下室顶板无梁楼盖的设计与应用

随着城市现代化的加快，民用建筑的地下室大量出现，地下室的结构形式也呈现多元化；为了满足不同使用功能以及从节省建造成本考虑，地下室顶板采用无梁楼盖是一种合理且有效的结构形式。因此，本文针对于地下室无梁楼盖技术进行了详细的解析，并以实际工程为例阐述设计要点，以供参考。

标签：高层建筑地下室；无梁楼盖；设计要点

1、工程概况

南京某高层住宅楼，总建筑面积约25万平方米。整个项目有十二栋高层住宅，建筑高度约80米，根据实际情况，设计时采用钢筋混凝土剪力墙结构作为主体结构，地下室为一层。地下室总建筑面积为3.8万平方米，其中人防部分面积1.2万平方米。地下室顶板位置作为主楼结构的嵌固端，主楼及其相邻區域范围内地下室顶板采用现浇梁板式结构体系。外围地下室主要为了满足停车需求，并保证设备布线及建筑净高符合设计要求，采用无梁楼盖体系。在设计时，纯地下室采用小柱网为6.40m×5.40m ，地下室顶板上覆土为1.4m。

2、无梁楼盖计算方法

2.1经验系数法

经验系数法是根据工程实践与试验研究的基础上提出的，即算出板的总弯矩再乘以弯矩分配系数得出个控制截面的弯矩值。此方法适用于较规则的柱网布置，同时必须符合以下条件：（1）每个方向至少有三个连续跨；（2）同一方向上的最大跨度与最小跨度之比应不大于1.2，且两端跨不大于相邻的内跨；（3）任意板跨的长边与短边之比不大于1.5；（4）活荷载与恒载之比不大于3。该算法工作量大且较繁琐，一般用于简单工程的初步估算。

2.2等代框架法

等代框架法是根据柱网布置等代框架，即将整个无梁楼盖结构分为沿纵、横柱列方向划分为纵、横两个方向的等代框架。等代框架梁的宽度为竖向荷载作用时，取板跨中心线之间的距离；为水平荷载作用时，则取板跨中心线之间距离的一半较为适宜。等代框架梁的高度取板的厚度。等代框架梁的跨度，取等于Lx-2c /3或Ly-2c /3，c为柱帽宽度。等代框架的计算高度，对于楼层，取层高减去柱帽的高度；对于底层，取基础顶面至该层楼板顶面的高度减去柱帽的高度。计算中应考虑活荷载的不利组合，最后得出的等代框架梁弯矩值，按系数分配给柱上板带和跨中板带。在实际工程中可采用理正计算软件进行单榀框架的计算，但对于柱网不规则、板面荷载变化较大的结构计算量很大，应采用有限元的计算方法进行整体计算[1]。

2.3有限元计算法

精确分析法一般采用有限元程序进行计算，是目前适用范围最广的方法。该方法通过有限元计算程序，对一些边界条件复杂，楼板区格不规则的无梁楼盖做到准确分析。工程设计中通过定义弹性板6来实现有限元程序对无梁楼盖的整体分析。具体做法如下：在采用盈建科软件分析无梁楼盖结构时，由于盈建科软件具有考虑楼板弹性变形的功能，可以采用弹性楼板单元较为真实的模拟楼板的刚度和计算变形，即定义无梁楼板为弹性板6。因此就不用将楼板简化为双向等代框架梁体系，而是通过设置虚梁定义楼板边界，直接对无梁楼盖体系进行三维分析计算，但在边界处及开洞处仍应布置实梁，同时考虑该梁与弹性板的变形协调。由于定义了弹性楼板，整理计算中应选择总刚算法进行计算。与前两种方法相比较，有限元计算方法极大地节省了设计中的计算时间，提高了效率，同时对异形复杂楼板都能够加以精确的分析计算，是符合当前阶段设计工作要求的电算方案。在设计过程中，应采用有限元计算为主，同时加以等代框架法复核结果的方案，才能保证工程质量，同时节省造价[2]。

3、无梁楼盖结构设计

3.1设计参数

地下室顶板采用无梁楼盖结构形式，顶板上覆土厚度为 1.400m，顶板板厚为300mm，活载取值为5.0kN/m2；柱截面为450mmX450mm，根据柱网跨度，柱帽大小为2.2mX1.8m，柱帽总厚度为700mm，见无梁楼盖结构平面图；人防区顶板取值为70kN/m2，消防荷载按规范取值；地下室抗震等级为三级，地下室顶板作为嵌固部位。

3.2设计要点

（1）柱帽冲切

采用盈建科1.8.1版进行计算，柱之间布置虚梁，各区间楼板按弹性板6考虑。经计算，非人防区顶板柱帽在柱根处冲切比为0.75，柱帽边冲切比为0.74，见非人防区柱帽冲切比图，在未配置抗冲切钢筋的情况下，柱帽及顶板的抗冲切满足设计要求；人防区在未配置抗冲切钢筋的情况下，柱帽在柱根处冲切比大于1.0，抗冲切不满足设计要求，需设置抗冲切箍筋，当冲切不满足要求时软件自动默认设置抗冲切箍筋，此时顶板柱帽在柱根处冲切比为0.62，柱帽边冲切比为0.83，见人防区柱帽冲切比图，根据计算结果需在间距100mm内设置钢筋面积为120mm2的箍筋，设置8@100（4），设置范围见柱帽抗冲切布置图。

（2）板带设置

无梁楼盖顶板有限元计算时，可对顶板进行板带划分，板带宽度取垂直于板带方向两侧柱距的1/4，见无梁楼盖板带配筋图；相对于有限元网格配筋计算值，采用板带划分计算，柱帽、柱上板带及跨中板带配筋值和配筋范围比较明确，有

利于设计人员配置钢筋。

3.3配筋计算及构造

在对顶板进行配筋计算时，人防区顶板采用塑性计算与弹性计算进行包络，最小配筋率为0.3%，设置板面板底通长钢筋为14@150，柱帽处板面钢筋计算值均大于通长钢筋配筋值，故平行于柱帽长边方向附加钢筋18@150，平行于柱帽短边方向附加钢筋12@150，上下钢筋拉结筋为Φ6@450x450；非人防区顶板最小配筋率为0.25%，设置板面板底通长钢筋为12@150，经计算，平行于柱帽长边方向和短边方向均附加钢筋10@150。

主楼相关区域（两跨）为有梁板结构，在与无梁楼盖交界处梁受到较大扭矩，在模型计算中考虑梁与弹性板的变形协调会真实地反映该梁的受力状态，通常情况下加宽梁截面以及增加梁抗扭筋会有效抵抗无梁楼盖对边梁的作用。

结语：

高层建筑是建筑业发展的必然，为了保证建筑整体结构的质量和安全，获取最大的经济效益，就必须要对建筑采取合理的施工技术。地下室工程属于基础工程范畴，其质量将直接影响工程的使用安全，施工费用也相对较高，因此，无梁楼盖结构体系的使用可以有效解决这一问题，所以，我们要深入了解和掌握无梁楼盖在设计计算过程中的关键设计要点，确保工程的安全性和经济性。

参考文献：

[1]于振洲，金光豪.地下车库无梁楼盖结构设计技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]郭郴.无梁楼盖在大底盘地下室工程中的应用[J].福建建设科技，2014（1）：23-27.