地下室无梁楼盖设计计算-xzs.doc

地下室无梁楼盖设计计算徐志山 朱维平 （大连先锋建筑设计咨询有限公司，辽宁大连116021）摘 要: 无梁楼盖在商场、厂房和地下室等各类民用建筑已应用广泛， 本文介绍了无梁楼盖计算方法，结合工程实际应用，采用经验系数法和有限元计算法进行分析比较。关键词: 无梁楼盖；经验系数法；有限元法中图分类号：TU225 文献标识码：A 文章编号： 1 引言直接支撑于柱上的钢筋混凝土双向受力楼盖结构称之为无梁楼盖。在建筑物高度或层高受限的情况下，采用无梁楼盖是增加楼层使用空间高度的最有效方法，而且综合造价也很可观。但是，无梁楼盖因为没有梁，抗侧刚度比较差，因此一般只适用于抗震设防烈度不高的建筑1。2 无梁楼盖的计算方法板柱结构在垂直荷载作用下的内力及位移计算一般较常用的有经验系数法、等代框架法和有限元法。2.1 经验系数法经验系数法先计算纵、横两向的截面总弯矩，再将其乘以一定的系数分配给同一方向上的柱上板带和跨中板带。x 方向总弯矩：M0X=18(g+q)LyLx-23C2y 方向总弯矩：M0Y=18(g+q)LxLy-23C2式中，Lx、Ly分别为两个方向的柱距；C 为柱帽在计算弯矩方向的有效宽度。经验系数法的使用必须满足一定的条件：1）每个方向至少有 3 个连续跨；2） 任一区格板的长边和短边之比值不大于1.5；3）同一方向相邻跨度的中至中跨长之变化不超过较长跨度的1/3；4）所有荷载均为竖向均布荷载，活荷载与恒荷载之比不大于3。用该方法计算时，只考虑全部均布荷载，不考虑活荷载的不利布置。2 .2等代框架法1等代平面框架法将地下室整个结构分别沿纵、横柱列两个方向等效框架，因其主要受竖向荷载作用，故等代梁宽取板跨中心线间的距离；等代梁高取板厚。在对等代框架进行计算后，将计算弯矩按照一定的系数分配给柱上板带和跨中板带。2 等代空间框架法将结构板按纵、横两向划分为若干纵向梁和横向梁组成的交叉体系，与柱子形成空间框架，利用空间分析程序(如GSSAP、SATWE等)进行结构的分析计算，可一次性得出两个主轴方向的计算结果，且无需再将弯矩值进行分配2。肋梁划分时，若所划分的网格愈小，则计算结果愈趋于合理，但过小时柱上板带的负弯矩会产生应力集中，故网格划分宽度应适中，一般取梁宽8001200mm 较为合适，梁高取板厚。等代平面框架法和等代空间框架法均宜考虑活荷载的不利布置。2.3有限元法该法是根据无梁楼盖的柱上板带、跨中板带及柱帽的平面尺寸，将无梁楼盖划分成若干细小的单元，用板壳单元有限元程序进行求解的方法。在具体工程中，可以应用SLBACAD模块和GSSAP等进行计算。3 工程实例“大连水泥厂搬迁改造用地项目”是由新型集团开发的住宅楼盘，位于大连市甘井子区水泥路1号，由多栋多高层和多个共用地下室组成。其中A3区地下室长约 196m，宽约132m，顶板上有 1.5m的覆土，设计消防车可在全顶板通过，柱网分布较均匀，多为 8400mm8400mm柱距。经对结构方案的多方论证，地下室顶板采用无梁楼盖的结构方案。顶板厚取 350mm，柱截面 600mm600mm，柱帽采用有矩形托板的型式。板、柱均采用C35混凝土，HRB400 级钢筋。恒载37.5KN/m2，活载20KN/m2，冲切计算等效活载14.7KN/m2。取 x 向一内跨进行分比较。表1 无梁楼盖（内跨）抗弯计算覆土厚：1.5m非人防柱：0.6mX0.6m柱网：8.4mX8.4m板厚：350mm托板厚：250mm混凝土：C35钢筋：HRB400级恒载：37.5 KN/m2活载：20.0 KN/m2荷载组合设计值：q=1.2X37.50+1.4X20.0=73.0 KN/m2柱帽托板宽度:a=3.6m柱帽有效宽度:C=2.5m 总弯矩M0=18qLyLx-23C2=1873.08.48.4-232.52=3475KNm板带部位內跨柱上板带內跨跨中板带支座负弯矩跨中正弯矩支座负弯矩跨中正弯矩弯矩系数(0.5-0.02) M0X0.90.18 M0X0.90.17 M0X0.9(0.15+0.02) M0X0.9弯矩值（KNm/m）3475X0.48X0.9/3.6=417.03475X0.18X0.9/4.2=134.03475X0.17X0.9/4.2=126.63475X0.17X0.9/4.2=126.6有效高度h0（mm）600-35=565350-35=315315315钢筋面积As (mm2)经验系数法2278131312401240GSSAP计算245013266861251SLABCAD计算240013264731277配筋18180(通)18180(附加)18180(通)18200(通)18200(通)As=2827=0.47%As=1414=0.40%As=1272=0.36%As=1272=0.36%钢筋实配与计算面积比1.1541.0661.0261.026注：1根据混凝土升板结构技术规范GBJ130-90第3.3.7条，当有柱帽时，各板带弯矩，除边支座和边跨跨中外，均乘以0.8系数。上表考虑板的拱效应按0.9取值。第3.3.7条，在总弯矩量不变的条件下，必要时允许将柱上板带负弯矩的10%分配给跨中板带。上表按6%调幅计算取值。2经验系数法中柱上板带支座负弯矩值简化按托板宽度计算。表2 无梁楼盖（内跨）抗冲切计算柱网：8.4mX8.4m柱：0.6mX0.6m覆土厚：1.5m非人防恒载：37.50 KN/m2活载：14.7 KN/m2荷载组合值：q=1.2X37.50+1.4X14.7=65.6 KN/m2混凝土：C35；板厚：350mm；托板厚：250mm斜柱帽冲切面托板边冲切面斜柱帽高：700mm柱帽有效宽度:C=2.5m托板宽度:a=3.6mh0=600-35=565mmh0=350-35=315mmm=4X(2000+565)=10260mmm=4X(3600+315)=15660mm1=0.4+1.2/2=1.01=0.4+1.2/2=1.02=0.5+35X565/(4X10260)=0.9822=0.5+35X315/(4X15660)=0.677FL=65.6X8.42-(2.0+2X0.565)2=3986.1KNFL=65.6X8.42-(3.6+2X0.315)2=3455.0KNFL=0.7hftm h0=0.7X1.57X0.982X10260X565=6256.1KNFL=0.7hftm h0=0.7X1.57X0.677X15660X315=3646.8KNFL/ FL=1.569FL/ FL=1.0564 设计构造端跨跨中和柱上板带边支座截面弯矩比内跨大很多，因此端跨跨度不宜用大跨。与建筑协商，宜使L端跨0.8L内跨。当边跨跨度较大时，边支座尽量设置半柱帽，使计算跨度减小。单建式地下室无柱帽平板应在柱上板带中设置构造暗梁。附建式地下室单体相关范围内不管有无柱帽均应在柱上板带中设置构造暗梁，单体相关范围外地下室无柱帽平板应在柱上板带中设置构造暗梁。暗梁宽度可取柱宽及柱两侧各不大于1.5倍板厚。暗梁支座上部钢筋面积应不小于柱上板带钢筋面积的50%，暗梁下部钢筋不宜少于上部钢筋的1/2；箍筋直径不应小于8mm，间距不宜大于3/4倍板厚，肢距不宜大于2倍板厚，箍筋加密区长度从托板边缘算起不小于3倍板厚。5 结语经验系数法简便快捷，但是限制条件较多，适用于设计人员初步估算并进行合理的结构方案布置；有限元理论具有分析精度高，适用范围广等特点，而随着计算技术的发展和有限元理论的日臻成熟，有限元计算方法将是无梁楼盖的主要发展方向。参考文献1全国民用建筑工程设计技术措施-结构M.北京：中