建筑工程地下室无梁楼盖结构设计要点分析

卢国华

(江西省建筑材料工业科学研究设计院,江西 南昌 330001)

1 前 言

地下室无梁楼盖是直接将板通过柱帽支承于框架柱之上,框架柱与框架柱之间无框架梁及次梁,是双向板柱结构体系。无梁楼盖结构地下室主体框架柱采用矩形柱,中间柱柱顶设置托板及柱帽,形成刚域,作为楼板的支座,边柱设置半柱帽,形成板柱体系,少部分特殊区域设置大梁,局部形成梁板体系。

相比传统的梁板结构,地下室无梁楼盖结构体系具有体系简单、传力路径短、施工模板简单、基础埋深小、基坑开挖量小、施工速度快、地下室顶板底美观平整、便于水电通风等管线安装、综合经济指标好等一系列特点。同时,无梁楼盖不但适用于非人防区,还适用于6级(6B级)人防区。

2 地下室无梁楼盖结构的方案选择

无梁楼盖按是否设置柱帽分为：不设柱帽、设锥形柱帽、设方形柱帽。柱帽的作用的抗冲切。传统的无梁楼盖为等厚无梁楼盖,近些年,随着技术的发展,出现了柱上板带比其它部位板厚的不等厚无梁楼盖。不等厚无梁楼盖无论是在受力合理性上还是在材料用量上都优于等厚无梁楼盖。所以我们应优先考虑不等厚无梁楼盖。

3 工程项目案例

某项目所在地的抗震设防烈度为6度,地震作用加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组,建筑抗震设防类别为丙类。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。本项目地下室工程为是单层地下车库,地下车库总建筑面积为26000m2,地下室底板板面的标高为-4.600m,顶板板面标高为-1.400,顶板覆土厚度为1.100m,建筑单体室外地面标高为-0.300m。室外地面设置有消防车道及植物种植。

本地下室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HRB400级。主要活荷载标准值为：地下室顶板14KN/m2,地下室底板3.5KN/m2,其它荷载按荷载规范要求

4 消防车道的荷载计算

因本地下室顶板为双向板结构,根据我国现行规范要求,消防车道的荷载值为20KN/m2。我国现行《荷载规范》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。

5 有限元分析法在地下室无梁楼盖设计中的应用

在对地下室无梁楼盖设计过程中,我们可以采用有限元分析法对其进行计算。其步骤为：首先,需要根据是奇迹情况建立一个三维模型。在建立模型的过程中,我们需要注意的是,需要在柱上布置一道矩形截面虚梁,要求该量的截面尺寸为100×100。在此处布置矩形截面虚梁的主要目的有两个方面,一方面是在处理数据之前,软件可以将地下室楼板的外界信息自动读取,从而对其信息进行合理的分析,便于模型的建立；另一方面可以将弹性楼板单元划分为几个部分,起到辅助作用。

其次,根据建立的模型以及分析的结果采用有限元分析法来对无梁楼盖进行合理的分析,在分析的过程中,我们需要清楚的知道,受到有限元分析法的理论的影响,导致其划分的楼板存在很大的差异,这就影响到最后结果的精确度,据此,为了保证其结果的精确度,可以采取1000mm进行分析与计算。另外,在顶板开洞的过程中,由于会对柱上板带以及跨中板带上的配筋产生不同程度的影响,因此施工人员必须要从实际情况出发,采取合适的计算结果进行运算。最后,再根据有限元分析法的结果以及开发商的要求来对地下室进行无梁楼盖设计。

6 抗冲切计算

抗冲切计算是无梁楼盖最重要的内容。为加强板柱节点的抗冲切承载力,一般可以采取以下措施：(1)将板柱节点附近板的厚度局部加厚或加柱帽；(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)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。

7 结语

在对地下室进行无梁楼盖设计的过程中,应优先考虑采用不等厚无梁楼盖结构体系,并采用有限元分析法来计算出消防车道的活荷载,并按荷载规范要求选取相关荷载,再进行无梁楼盖结构设计。现在地下室在建设项目中越来越普遍,这种具有一系列优势的无梁楼盖结构越来越受到大家的青睐。