地下室底板无梁楼盖的结构设计

地下室底板无梁楼盖的设计

地下室在民用建筑中应用越来越广泛（特别是高层建筑），一般用作地下商场、停车场以及人防设施。在多雨的广东地区，地下室底板经常承受水浮力作用，防水抗渗要求地下室底板板厚比较厚，板厚不少于250mm, 无梁楼盖是由楼板、柱和柱帽组成的板柱结构体系，楼面荷载直接由板传给柱及柱下基础。无梁楼盖的特点是板厚比较厚，楼盖比较重，有利于提高结构的抗浮能力，在施工方面，采用无梁楼盖结构形式有省砖模、楼面钢筋绑扎方便，设备安装方便等优点，从而大大提高了施工速度。因此，无梁楼盖在地下室底板的应用越来越广泛了，本文主要针对地下室底板无梁楼盖的设计，结合结构设计软件08版PKPM-SLABCAD，谈谈自己的一些设计心得。

一．由抗渗等级、设防水位、地下室侧壁壁厚初步定底板板厚

1.由地下室的埋置深度确定防水混凝土的设计抗渗等级，根据《地下工程防水技术规程》第4.1.4条

3.侧壁与底板（基础）连接，底板（基础）视为侧壁的固定支承时，底板（基础）的厚度必须大于池壁，可根据地基的土质情况取1.2～1.5倍侧壁厚度，并将底板（基础）外挑；当侧壁与底板板厚一样时，底板可视为侧壁的弹性支座，对于外墙为悬臂式挡土墙，一般都按底板为池壁的固定支承，故相应部份的底板板厚需为侧壁厚度的1.2～1.5倍。

工程实例：

工程概况：某工程位于中山东区，一层地下室车库，室外地面标高-0.100m,地下室底板板面标高-3.300m,设防水位为-0.300m.楼梯间在首层±0.00m处无楼板，楼梯间外墙为悬臂构件。

暂定底板板厚300mm。

工程埋置深度H约为（-0.100）-（-3.3-0.300）＝3.5m,根据表4.1.4，底板的防水抗渗等级为P6；

水头高度H1=(-0.300)-（-3.3-0.300）＝3.3m,根据表1，H1/t≤10,t≥330mm,暂取板厚t=350mm 楼梯间外墙的计算模型为一端固端一端由的悬臂构件，通过构件计算得楼梯间外墙的合理壁厚为350mm,故与楼梯间外墙相连的底板的板厚取1.2~1.5倍侧壁壁厚，由于该工程地基土质较好，故该部份底板板厚t取450mm.

二．板面荷载计算

1、底板强度挠度裂缝主要受两种荷载工况控制，向下力（自重、一般使用活荷载）控制和向上力（浮托力）控制两种主要工况。计算底板配筋时，底板层的各种荷载的分项系数的取值如下：

⑴.计算向下力控制的工况时：

①.当活载起控制作用时：

恒载（主体结构、装饰面层等自重）G1：1.20；

活载Q1：1.40。

②.当恒载起控制作用时：

恒载（主体结构、装饰面层等自重）G1：1.35；

活载Q1：1.0。

⑵.计算向上力控制的工况时：

①.浮托力以活载输入（当地下水水位变化剧烈时）：

浮托力：1.40；对抗浮有利的主体结构自重：1.0；

对抗浮有利的非主体结构自重（如装饰面层）和活荷载：0；

对抗浮不利的活荷载1.40。

⑵.浮托力以恒载输入（当地下水水位变化不大时）：

浮托力：1.35；对抗浮有利的主体结构自重：1.0；

对抗浮有利的非主体结构自重（如装饰面层）和活荷载：0；

对抗浮不利的活荷载1.40。

由于现有结构计算程序不能针对个别楼层的不同荷载设置不同的荷载分项系数，所以向上向下要分开两次计算，程序统一按上部结构计算的要求设置分项系数，底板层的荷载分别按照等效原则输入等效荷载，取两次计算结构的较大值配筋。

接上述工程实例，以08版PKPM的SLABCAD为例：

底板厚度t=350mm,水头标高H1=3.3m,车库柱网尺寸不小于6mx6m

计算向下力控制的工况：

恒载G1=结构板自重+装饰面层等自重＝0.35*25+1.5＝10.25kN/m2

活载Q1＝2.5 kN/m2

当活载起控制作用时:1.2*G1+1.4*Q1=12*10.25+1.4*2.5=15.8 kN/m2

当恒载起控制作用时: 1.35*G1+1.0*Q1=1.35*10.25+1.0*2.5=16.34 kN/m2

故该工程恒载起控制作用，恒载分项系数为1.35，活载分项系数为1.0

由于08版PKPM－SLABCAD已考虑结构楼板自重，故模型输入荷载如下：板面均布恒载：1.5 kN/m2（装饰面层等自重）

板面均布恒载：2.5 kN/m2

板跨内墙体自重及其他活载在模型中以板上恒载、板上活载输入计算向上力控制的工况时：

由于本工程地下水水位比较稳定，浮托力以恒载输入：

浮托力F=-γ*H1=-10*3.3=-33 kN/m2 (荷载作用方向向上)

自重G2＝0.35*25＝8.75kN/m2（荷载作用方向向下）

PKPM－SLABCAD默认恒载分项系数为1.35，

模型荷载以负值输入计算结果有时不合理，故习惯上将向上的荷载（负值）

按向下的荷载（正值）输入，计算结果，板面与板底对调。

由于08版PKPM－SLABCAD已考虑结构楼板自重,

故计算向上合力时按向下荷载输入时，还需扣除多一遍板自重，模型输入的

等效荷载如下：

F1=F-G2-G2/1.35=33-8.75-8.75/1.35=17.77 kN/m2

三．PKPM模型的建立与SLABCAD有限元分析计算

1.PM模型输入中，无梁楼盖除楼板周边和局部高差处布置结构梁外，其余的一般布置

虚梁。边梁的截面尺寸，梁宽不宜小于板厚，梁高不宜小于2.5倍板厚；虚梁的截面尺寸为100x100mm,虚梁的作用有两点，其一是为了SlabCAD软件在接PMCAD前处理过程中能自动读取到楼板的外边界信息，其二是为了辅助楼板单元的划分，虚梁没有刚度。模型只有在柱与柱、墙与墙、墙与柱之间布置虚梁，其余有砖墙或其他荷载的位置在SLABCAD前处理中以板上荷载输入，虚梁的布置应尽量使所形成的板块形状规则（几何边数不宜超过5边），同一节点不宜太多根梁拉结。

2.SLABCAD前处理包括补充建模信息，输入荷载、约束、位移信息，布置预应力筋,单

元划分及生成数据.。

⑴.“参数输入”中的单元划分控制长度Dmax的取值与计算精度密切相关，有时还

影响到房间是否能被划分，取较小的Dmax可得到较高的计算精度，但相应的计算

量会增加。同时若Dmax取值过小，会因应力集中而导致楼板支点处的负弯矩过大、失真。Dmax应根据工程规模、柱网间距、柱帽大小而定，对于一般工程而言，可

取Dmax＝600—1500mm，程序隐含Dmax=1000.

⑵．“楼板修改”中的柱帽形式有四种：无顶板柱帽、折线顶板柱帽、矩形顶板柱帽

1和矩形柱帽2，由于地下室顶板的柱帽一般为基础，故通常采用矩形顶板柱帽2。

模型中有砼柱的地方才能输入柱帽，有时因为整体抗浮需要，部份桩可能均匀布置在板跨中而非柱下，这时可以在桩位处输入砼柱模拟桩，然后输入柱帽；对

于有剪力墙的结构，剪力墙底下也无法输入柱帽，通常的处理方法是：①.板跨比

较小，则不输入柱帽，以无柱帽无梁楼盖计算；②.板跨较大，计算底板是可以在

剪力墙中输入砼柱来输入柱帽。

平面几何形状非矩形的基础需简化成矩形基础，基础形状不同，其简化方法也不同，若基础为正多边形，可简化成正方形，一般用其内切圆的面积开方得正方形

边长；若基础切割掉一小部份能成为矩形基础，则取切割后规则的基础为柱帽输入

模型。

⑶.“生成数据”中的“布筋方向”往往容易被忽略，“布筋方向”的作用有两个：一

是在单元划分的单元形状优化过程中，考虑布筋方向约束条件，使尽可能多的单

元边界平行（或垂直）于布筋方向，以利于预应力等效荷载的导算；二是在配筋

计算时按平行（或垂直）于布筋方向计算板的配筋。实际配筋方向最好能和模型

的“布筋方向”一致，否则，实际配筋需根据配筋计算结果按模型“布筋方向”

与实际配筋方向的角度进行换算。

3. SLABCAD有限元分析计算

SLABCAD计算参数输入中，一般有地下水的楼板，板底的保护层厚度为50mm.

板顶为20mm,但在计算向上力的作用时，由于向上的作用力在模型中是以向下力的方式输入，板顶与板底对调，故板顶的板厚为50mm,板底为20mm.

4.计算结果分析

⑴．通过“绘等值线”来初步判断计算结果的合理性：

显示板面支座配配筋时，等值线应在柱间板带处比较集中；

显示板底筋时，等值线应在跨中集中；