地下车库中无梁楼盖结构设计中若干问题的探讨_陈向东

地下车库中无梁楼盖结构设计中若干问题的探讨
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4） 为减化施工及计算方便，对于小尺寸柱帽尽 量直接取矩形。
5） 无梁楼盖的整体计算以 Setwe 为主，楼板自 身的计算推荐使用 Slabcad。
6） 地下 室 外 墙 沿 线 可 不 设 柱、柱 帽 及 柱 上 板 带，即使 设 柱 帽 也 是 为 减 小 跨 度，降 低 板 配 筋 的 目的。
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技术研究
方便地得到柱上板带和跨中板带的计算结果。适 用于各种复杂的情况。
5） Etabs、sap2000 计算法 类似于 Slabcad，也是有限元计算，得到内力和 配筋的计算云图。只是输出板带的配筋数据不太 方便。作为国际权威计算软件，同样适用于各种复 杂情况。 笔者推荐用 Slabcad 进行计算，这主要是现在 地下车库有时候柱网不是完全规则，外墙轮廓有时 也比较复 杂，有 时 还 要 开 比 较 大 的 风 井 和 楼 梯 间， 剪力墙筒的布置也比较灵活。Slabcad 能够直接给 出板带的配筋和柱的冲切计算结果，满足设计的要 求。另外，可以在规则的柱网处取几个有代表性的 截面进行理正核算。经比较，这几种方法的计算结 果基本是吻合的。
第6卷 第1期 2014 年 2 月
Vol． 6 No． 1 Feb． 2014
地下车库中无梁楼盖结构 设计中若干问题的探讨
陈向东
（ 中联环建文建筑设计有限公司，北京 100098 ）
【摘 要】根据笔者多年的设计经验，本文阐述了无梁楼盖结构在计算、配筋及制图中应注意的若干问题，以供设 计参考。 【关键词】无梁楼盖; 构件尺寸; 计算方法 【中图分类号】TU375. 2; TU311． 4 【文献标识码】A 【文章编号】1674 － 7461（ 2014） 01 － 0082 － 04
笔者推荐使用矩形柱帽，主要原因有两个： 1 ） 施工方便； 2） 常用的 Slabcad 进行配筋计算时无法 考虑锥形部分的高度。所以优先选择矩形，若冲切 不满足时，可在柱根处局部锥形变阶。 1． 3 柱尺寸的取值
对于非抗震结构中的柱，主要以满足轴压比为 主，对于抗震结构中的柱，则还要满足抗震的需要。 对于大面积地下车库而言，与主楼相接的 2 ～ 3 跨外 的柱一般可按非抗震考虑，柱配筋一般均为构造配 筋，所以柱的成本增长主要考虑柱的混凝土用量及 标号的关系，以及柱本身占的建筑面积对建筑可用 面积的影响。如果项目对柱间净距要求比较高时， 可适当提高柱的混凝土强度等级以减小柱截面。
力的有托板楼板为例，文献 1 推荐的板厚为不宜小 于长跨跨度的 1 /35，若柱距为 8 m，即板厚不宜小于 250 mm。需要指出的是，对于一般的室内停车、办 公、餐饮等功能的房间，这个厚度是合理的，但若是 板上有覆土、消 防 车 荷 载 或 其 它 较 重 的 荷 载 时，则 板厚应适当加大，比如笔者在某项目中 8． 1 m 的柱 距，2 m 的覆土，取板厚为 400 mm，板太薄则冲切计 算及板配筋计算都会有问题。 1． 2 柱帽的取值
B墙 － 30≥0． 4La = 0． 4x35d 计算结果统计如表 3：
表 3 非抗震时的水平板筋锚固要求
d（ mm）
B墙 （ mm）
14
≥226
16
≥254
18
≥282
所以，墙 厚 的 尺 寸 是 与 板 钢 筋 的 直 径 相 关 的， 由于柱上板带在柱帽处的附加钢筋通常较大，直径 一般在 20 mm 以上，所以笔者推荐墙厚尽量在 300 mm 以上。
经成本核算，柱的截面尺寸对造价的影响大于 强度等级的影响，所以轴压力满足规范要求的前提 下，柱截面最小是较经济的选择。
下面是经方案比选给出的 8m × 8m 柱网经济组 合的建议：
表 1 无消防车荷载时 8 m × 8 m 柱网经济组合建议
覆土情况
柱截面（ mm）
混凝土强度等级
1． 5 m
500 × 500
4 无梁楼板的计算
对无梁楼 板 的 计 算，有 许 多 种 方 法，具 体 可 参 见文献 1［1］中的详ห้องสมุดไป่ตู้描述。
下面归纳如下： 1） 经验系数法 人工计算出各截面的弯矩，再按一定系数分配 到柱上板带和跨中板带，再得出配筋结果。这种方 法需要大量的人工计算，且仅适合于规则的柱网。 2） 等代框架法 将板简化 成 一 定 宽 度、厚 度 同 板 厚 的 框 架 梁， 得到该等代框架梁的弯矩后，按一定系数分配到柱 上板带和跨中板带，再得出配筋结果。这种方法同 样需要大量的人工计算，且仅适合于规则的柱网。 3） 理正工具箱计算法 原理同法 2） ，只不过用小程序来实现计算，能 直接得到柱上板带和跨中板带的验算结果。同样 也只适用于规则的柱网。 4） Slabcad 有限元计算法 Slabcad 是接力 Pmcad 和 Setwe 进行无梁楼板 设计的程序，可以把竖向荷载和从 Setwe 读来的水 平荷载进行 组 合，然 后 进 行 有 限 元 设 计，并 且 可 以
虚梁或等 代 框 架 梁 连 接 柱 网，布 上 楼 板、荷 载 等， 再进入 Setwe 进行整体计算，得到墙柱的结果。竖 向构件除考虑地震等水平作用或活荷载不均匀布 置等情况会 有 计 算 配 筋 外，其 它 情 况 一 般 均 为 构 造配筋。
这里需要注意几个问题： 1） 无梁楼板应设为弹性板 6。由于 Pkpm 默认 楼板为弹性膜（ 只能真实计算楼板的平面内刚度） ， 当设为弹性板 6（ 真实计算楼板的平面内和平面外 刚度） ，才可以考虑楼板对墙柱的刚度。 2） 采用虚梁时，宜加密梁格，比如 8 m 的柱网， 划分为 3 ～ 4 个格，这样可以使无梁楼板的刚度对柱 的约束更真实。 3） 采用等代框架梁时，由于 Pkpm 不能扣除梁 板重叠部分的梁自重，宜人工扣除。这里有两种方 法。一是在输面荷载时，人为少输一些； 二是在梁 上输一个 向 上 的 线 荷 载，把 梁 自 重 抵 消 掉。 另 外， 由于 Pmcad 输不了柱帽，若想考虑这部分荷载，可 以在柱上加一个点荷载，也可以面载加大一点来简 化处理。
2 无梁楼盖结构的计算要点
地下车库无梁楼盖的计算主要包括如下若干 方面。
1） 墙、柱等竖向构件； 2） 局部框架梁、封边梁、次梁的计算； 3） 柱帽处计算，也即柱对顶板的冲切计算； 4） 顶板的配筋计算。 其中前两者是通过整体计算得到结果，后两者 是通过对无梁顶板的计算得到结果。
3 整体计算的方法
无梁楼盖结构的整体计算是在 Setwe 中进行 整体分析 的。首 先 在 Pmcad 中 建 立 整 体 模 型，以
6 制图中的一点问题
6． 1 暗梁
对有抗震要求的无梁楼盖可在柱上板带中设 置暗梁，并 满 足 一 定 的 尺 寸 及 配 筋 要 求，这 主 要 是 《建筑抗 震 设 计 规 范 》［3］ 要 求 的。 对 于 非 抗 震 的 纯 地下车库 而 言，笔 者 认 为 可 以 不 设 置 暗 梁 以 简 化 施工。 6． 2 柱上板带附加上铁的伸出长度
5 一些有争议问题的探讨
切要求再加的二阶锥形柱帽，如图 1 所示，此部分柱 帽在全板带宽度内所占比重很小，另外矩形柱帽一 般占柱上板带宽度的比例较大，所以直接取矩形柱 帽的尺寸作为计算截面是合理的，也是偏安全的。
图 1 柱帽计算截面示意图
5． 1 地下室外墙沿线可不设柱、柱帽及柱上板带 笔者认为沿地下外墙为板的剪切控制，可以不
（ 8） ［3 ］ 中国建筑科学研究院，钢筋混凝土升板结构技术规
C35
2． 2 m
550 × 550
C40
3． 0 m
650 × 650
C40
见表 2
【作者简介】 陈向东（ 1982 － ） ，男，工程师，国家一级注册结构工程师。主要研究方向： 混凝土结构设计。
地下车库中无梁楼盖结构设计中若干问题的探讨
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表 2 有消防车荷载时 8 m × 8 m 柱网经济组合建议
附加上 铁 的 长 度 应 满 足 受 力 要 求 并 力 求 节 约简洁，笔 者 推 荐，柱 上 板 带 在 柱 顶 的 附 加 上 铁 伸出柱边不小 于 净 跨 的 1 /3 ，跨 中 板 带 附 加 上 铁 伸过轴线不小于柱网长跨的 1 /4［4］［5］。经与有 限 元计算结果比较，上 述 钢 筋 的 断 点 是 满 足 计 算 要 求的。
无梁楼盖广泛应用于工程建设中，特别是地下 车库，由于其施工简便，能有效增加楼层净高，减少 开挖深度而受到业主的欢迎，下面笔者以近年来对 此类结构进行设计的经验，对设计中要遇到的一些 结构问题进行探讨。
1 无梁楼盖各结构构件尺寸的经验取法
1． 1 无梁板厚的取值 无梁板厚的确定可以参考文献 1［1］。以非预应
覆土情况
柱截面（ mm）
混凝土强度等级
1． 5 m
550 × 550
C40
2． 2 m
600 × 600
C40
3． 0 m
650 × 650
C40
1． 4 墙厚的取值
地下车库 的 墙 主 要 包 括 地 下 外 墙、人 防 墙、风 井外墙、楼 梯 外 墙 等。 墙 厚 除 要 满 足 外 墙 挡 土、人 防等要求外，一 般 还 要 考 虑 与 顶 板 厚 度 的 匹 配，比 如板厚取 200 mm，则墙厚以取 250 ～ 300 mm 为宜； 板厚取 400 mm，则墙厚以取 300 ～ 400 mm 为宜。一 方面是保证墙能对顶板有一定的约束，一方面是便 于无梁楼板钢筋的锚固。因为通常希望板的钢筋 在墙内能有 0． 4 La （ LaE ） 的水平长度，以板混凝土 C30，非抗震设计为例，核算公式如下：
7） Slabcad 中的结果取至柱边是合理的，因为柱 边的弯矩是积分的结果，而且计算截面也取的比较 合理。
8） 非抗震的无梁楼盖可以不设暗梁。 以上是笔者进行无梁楼盖设计的一些经验，希 望抛砖引玉，对各位同行有所帮助。
参考文献
［1 ］ 何郎平，地下室无梁楼盖结构设计要点探究，城市建
设理论研究，2012（ 24） ［2 ］ 地下室结构选型与设计优化，工程建设与设计，2010
7 结论
经过上述探讨，我们可以得出如下结论： 1） 无梁楼板的厚度是与其所受荷载和跨度相 匹配的，合理的厚度有利于满足柱的冲切要求及板 自身的配筋要求。 2） 柱的尺寸一般是以轴压比控制的，适当提高 混凝土强度以减小柱断面是经济的。 3） 墙厚宜与顶板厚度相匹配，顶板较薄时，宜 取 250mm 以上； 顶板较厚时，宜取 300mm 以上。
设柱帽。如 果 边 跨 较 小，可 以 不 设 边 柱 及 柱 帽，如 果边跨的跨 度 接 近 标 准 柱 网，可 设 边 柱 及 柱 帽，但 这也不是为了冲切要求，而是因为边跨的边支座为 半固半铰，跨 中 底 钢 筋 会 大 一 些，若 没 有 柱 帽 则 计 算跨度会更 大，底 筋 相 应 也 更 大，设 柱 帽 后 会 使 边 跨与内跨的配筋相协调。
另外，由 于 此 处 有 外 墙 作 为 板 的 支 座，所 以 也 没必要设置柱上板带。
5． 2 Slabcad 中的结果取至柱边是合理的
配筋截面的选择有三种意见： 1） 柱边； 2） 柱帽 边； 3） 上柱两点的中点或是中间的某一人为经验指 定点。
笔者认为算至柱边是合理的。理由如下： 1） Slabcad 柱边弯矩是全板带宽度的积分［2］，不 是最大值，这 是 合 理 的。 有 人 认 为 柱 边 弯 矩 过 大， 应当削峰，或人为指定一个柱边与柱帽边之间的某 个点作为配筋截面，这是不合理的，因为 Slabcad 在 配筋计算时已经对柱边弯矩进行了积分，这就相当 于了削峰，再远离柱边取点是偏不安全的。 2 ） Slabcad 柱 边 配 筋 截 面 的 选 择 是 合 理 的。 Slabcad 的配筋截面不考虑锥形部分，这种简化也基 本是合理的，因为如果是在矩形柱帽基础上为了冲
柱帽的尺寸是与顶板厚匹配的，是根据柱对顶 板的冲切、顶 板 配 筋、设 备 专 业 管 线 综 合 等 各 方 面 条件而综合确定的。一般有如下几种形状可选择： 1） 锥形 2） 矩形 3） 上述两种形状的组合，一般变阶 不超过 2 次。
柱帽的作用有两个： 一是减小板的计算跨度， 降低板配筋； 二是保证柱对顶板的冲切。