地下室建筑柱网及结构楼盖方案选型分析

郑鑫 杨超

摘 要： 现阶段，随着我国经济的快速发展，在现代都市中汽车数量剧增，城市中的行车和停车就成为一大难题。很多城市将地上空间的下面建成地下停车场，缓解了停车难的问题。但是由于地下室车库的建设存在土方开挖、支护挡墙、地下室抗浮等更多工序，建设成本往往是地上空间的好几倍，而销售价格往往比地上空间价格低，因此，在建设地下室停车库时，成本的控制对建设单位尤为重要，停车场的柱网和楼盖类型的选择直接影响建设成本。

关键词： 地下室建筑柱网;结构楼盖;方案选型

【中图分类号】TU93     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）01-0085-01

引言：无梁楼盖是一种直接支持钢筋混凝土双向受力的结构柱，但由于梁横向的刚度，因此只适用于抗震设计防烈度较低的建筑物。无梁结构是由楼盖与立柱共同构成的屋顶柱结构体系，楼面荷载直接通过屋顶到立柱和立柱底座，大大缩短了动力传递路径，增加了建筑面积，节约了建筑模板，但容易导致板材冲切破坏现象。在地下室的施工中，通常只需要对抗震结构的要求进行综合考虑，无梁楼盖可以更好地适用于地下室结构，特别是地下室的屋盖结构。

1 地下室设计中应用无梁楼盖顶板结构设计的优势

在开展地下室建筑结构设计中，采用无梁楼盖建设设计方式对于进一步的提高地下室的空间结构面积会产生很大的作用，并且在復杂大型地下室建筑结构设计中，为了充分的降低地下室的建筑楼层层高，进一步减少地下室建筑设计中开挖的地下总深度，就要在地下室结构设计中充分的采用无梁楼盖的施工设计方案。在无梁楼盖应用实践中可以看到在无梁楼盖设计方案施工效果中，地下室的面积逐渐增大，在地下空间有效建筑使用面积中，采用无梁楼盖设计方案会对空间扩展产生很大的帮助。同时在建筑设计中国进一步增加了地下建筑楼层的净空。地下室建筑施工开展的过程中由于地下室结构自身具备特殊的性质，在楼面上层建筑结构中，建筑的重量和负荷会直接通过板柱传递到柱下的基础结构中，这样就会在地下室建筑结构中极大的缩减传力的路径，对于提高地下室建筑施工强度能够发挥出有效作用，同时在开展地下室建筑施工中，无梁楼盖设计方案进行施工对于进一步降低施工中的资金投入，有效降低施工开展中工程建筑方投入的资金成本能够产生很大的作用，同时采用无梁楼盖结构建设施工方案，可以有效节省地下室建筑施工中基坑支护施工产生的费用，同时能够进一步的降低地下室建设中，基坑施工的土方开挖量，降低地下项目施工中通风设备的转动时间，进一步的降低施工中的经济成本。

2 地下室无梁楼盖的计算方法

2.1 经验系数法

经验系数法属于无梁楼盖结构中一个简易的算法，工作人员能够不依靠计算工具和设备助手在直接计数的状况下的普遍使用。经验系数法是在实践经验和实证研究的基础上，得出总弯矩的数值，随后乘以弯矩分配系数，最后得到截面弯矩。当计算条件适合于经验系数法的时候，计算过程会十分快捷而且结果会比较精确。经验系数法是按照边跨条件对边跨内力进行确定，分别用0.35M和0.65M对其内力进行分配，所以设计人员要对跨中弯矩M的数值进行精确计算。一旦无梁楼盖结构体系托板和柱帽，特别是内力可能朝支座的方向倾斜，这种状况下位置、板厚以及截面设计的节点要依据长跨进行确定，把计算的模型转化为单向板的模式，X、Y向的要计算荷载。通过经验系数法进行计算要具备以下条件，包括同一方向不低于连续三跨;在同一方向的跨度差值应该小于或等于1.2;每一个单元板的长宽比不超过1.5;活荷载以及恒荷载的比值小于或等于3;在柱网的布置无规律的状态下，柱间的偏离值不能超过跨度的1/10。

2.2 无梁楼盖的计算

无梁楼盖的常用板带设计方法中，现阶段主要用的是有限元方法，各种设计软件均有相应模块。设计建模时，根据实际工程，布置暗梁及柱帽，计算时使暗梁与弹性板变形协调，设置柱帽时暗梁端部按加腋处理。计算结果提供柱帽配筋、柱对楼板的冲剪计算及楼板配筋等信息。

2.3 计算结果的分析判断

无梁楼盖结构的坍塌，冲剪破坏是主要原因，板柱节点属于关键性结构构件，冲剪的计算和结果复核尤其重要。根据笔者观察到的设计现状，地下室无梁楼盖设计计算时，未充分考虑覆土荷载和施工荷载的不均匀布置。通常，覆土荷载作为恒荷载输入，施工荷载为地下室顶板范围内满布，计算软件对这些荷载无法进行不均匀布置的包络计算，设计会偏于不安全。荷载不均匀布置产生不平衡弯矩，使得板柱节点位置剪应力分布不均匀，引起冲剪承载力不足。从已经发生的工程事故中也可以看到，偏心冲剪破坏在坍塌开始发生时是主要的破坏形式。选取代表性的板柱节点，并充分考虑不平衡弯矩，对冲剪承载力复核是地下室无梁楼盖结构安全的重要保证。无梁楼盖的计算中，比较容易忽视的是柱上板带和柱帽范围裂缝宽度的计算，现有的部分结构设计软件对裂缝计算还不完善，或根本不能输出结果。而裂缝的开展对抗弯承载力有较大影响，只有保证足够的抗弯承载力，抗冲剪的重点设计才能发挥作用。这就需要设计人员对裂缝计算结果进行手算复核，将裂缝宽度控制在0.2mm以内，保证支座钢筋配置数量。

结语：地下室无梁楼盖结构的受力体系并不复杂，但其冗余承载力相较梁板结构偏低，所以其质量安全控制不光需要科学的设计，还要求各建设主体单位履行相应的职责。施工图中应明确注明使用荷载及施工荷载限值，并向建筑单位、施工单位充分说明设计意图，做好施工图设计交底工作，以保证建设工程安全，避免工程事故发生。

参考文献

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[2] 刘佳红.地下室顶板结构设计中的经济分析及无梁楼盖的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2018（7）.

[3] 蔡智颖.地下室无梁楼盖与梁板楼盖的经济对比分析[J].住宅与房地产，2018（6）.