空心无梁楼盖地下车库结构构造设计探讨

赵玉红 焦亚娟

摘要：目前，空心无梁楼盖结构在地下车库的结构设计中应用越来越广泛。本文从地下室的空心无梁楼盖结构的优点入手，具体探讨了空心无梁楼盖地下车库结构的主要设计方法，希与同行共同切磋。

关键词：空心无梁楼盖；地下车库；构造设计

引言

目前，空心无粱楼盖结构在地下车库的结构设计中应用越来越广泛，现浇空心板继承了密肋楼盖和预制多孔板的长处，又较好地克服了二者的缺点，现浇空心大板结构的出现和应用构成了混凝土楼盖形式发展的不可忽略的一章，并且由于它所具备的特点，使其具有很好的应用前景。以下笔者具体介绍其优点和构造设计特点。

一、现浇空心无粱楼盖结构用在地下车库中优点概述

现浇空心无粱楼盖结构用在地下车库中具有以下优点：

(1)降低了层高，减少了土方开挖和回填的工作量；(2)降低了层高，减少了基坑支护的费用；(3)减少了井点降水的工作量；(4)减少园地下水浮力而设置的抗拔桩的数量，有时甚至可以取消抗拔桩；(5)减少进地下车库的汽车坡道的长度，节约用地。

二、空心无梁楼盖地下车库结构的构造设计探讨

以下从我国关于现浇混凝土空心楼盖的设计计算方法入手，探讨空心无梁楼盖地下车库结构的构造设计方法。

1、现浇混凝土空心楼盖的设计计算方法概述

中国工程建设标准化协会推荐的设计方法有：

拟梁法。

把楼盖折算成纵横两方向的井字梁，此法适用于承受竖向荷载的结构，可用现有设计程序进行计算；

直接設计法。

这是一种细化的经验系数法，适合手算，此法适用于承受竖向荷载的结构:(3)等代框架法.此法适用于承受竖向(不规则楼盖)和水平荷载的结构，可以电算。

拟梁法因其设计过程类似于有梁楼盖且可用现有设计程序进行计算，成为目前现浇硷空心无梁楼盖地下车库结构设计鼓常用的设计方法。

2、无梁楼盖地下车库的结构设计

空心无梁楼盖地下车库结构设计流程是：首先根据建筑施工图确定结构方案和结构平面布置；其次，根据规范和相关资料确定结构计算的信息参数。

笔者主要就无梁楼盖地下车库结构设计中的楼盖设计计算及其配筋设计计算进行具体探讨。

（1）楼盖的设计计算

楼盖的设计计算，一般利用SATWE软件中的“复杂楼板有限元计算”SLABCAD模块进行楼盖的分析计算。

具体计算时，首先点取“生成楼板有限元分析数据”菜单来生成有关的计算数据，并将相应的计算条件及计算参数进行定义。以某工程为例，利用上述计算方法所得的计算结果如图1所示：

图1楼盖的设计计算示意图

（2）空心无梁楼盖的配筋计算

竖向荷载作用下，空心无梁顶板的计算采用等代框架法：

a 等代梁的宽度取相邻跨跨中之间的距离，考虑到柱帽上翻，为偏于安全不考虑柱帽的有利影响，取等代梁的计算跨度为轴线间的距离减去柱宽。等代边柱的宽度取与等代梁同宽，并假定柱的底端固定。

b 等代梁截面惯性矩的计算

沿等代梁的跨度方向，是由空心部分(设宽度为a)和实心部分（设宽度为b）间隔分布形成的变截面梁。为简化计算，近似认为等代梁是等截面的，设空心部分和实心部分的截面惯性矩分别为Ia 1Ib，则等代梁的近似惯性矩可按下式计算：

实心部分的截面惯性矩为I。=Bt3/12，式中B为等代梁的宽度，t:为板厚。则等代梁空心部分的截面惯性矩Ia可以用以下方法计算得到。

设等代梁宽度范围内共有n个塑料盒，则：

式中:A为每个塑料盒剖面的平均截面面积； yo为每个塑料盒的形心位置;IA 为每个塑料盒对自身形心轴的惯性矩；yc为空心截面的形心位置。

c求得的等代梁的截面内力需要在板的柱上板带和跨中板带之间进行分配。对中间支座负弯矩，两者的分配系数分别为0.75和0.25。

d 由于无梁楼盖中的区格的穹顶作用明显，可显著提高板的承载能力，所以可对中间区格板的内力计算值进行折减。

e 在柱上板带框架柱的位置处应设置暗梁，暗梁的上卜受力钢筋应分别取柱上板带计算所需f下钢筋的0.5倍左右。

f 暗梁之外板的钢筋配置在相应的空心板内，其中板底的正弯矩钢筋配置在肋梁内。在柱下板带内的肋梁称为边肋梁，跨中板带内的肋梁称为中肋梁，两者配筋不同;但是通过适当调整暗梁的配筋，可以使得空心板在两个方向的边肋梁和中胁梁的配筋分别相同，以方便施工。

（3）挠度计算

空心无梁楼盖的挠度计算是个难题。计算是个难题。本文采用弹性方法对实心无梁楼盖的挠度进行了计算，如图2所示。

图2 挠度计算图

针对无梁顶板的一个区格，分别计算板在两个方向的竖向位移，然后叠加，则挠度为:

a. X或Y方向板的刚度计算

与等代框架法一致，将板分别看作两个等代梁计算其惯性矩，则空心板总的惯性矩取为两者惯性矩之和。受弯构件的截面惯性与弯矩的大小和符号有关，对于均布荷载卜两端固定的等代梁，近似认为在跨中L/2的区段内受正弯矩作用而在两边各L/4的区段内受负弯矩作用。根据最小刚度原则，开裂后正、负弯矩区段的截面弯曲刚度分别取为弯矩最大的跨中和支座处的截面弯曲刚度。

我国规范中给出了受弯构件截面刚度的计算公式，但在空心无梁楼盖的计算中应用起来比较困难。美国规范给出的开裂构件的有效惯性矩计算公式为:

式中：Mcr,M分别为构件的开裂弯矩和使用阶段的弯矩；I0, Icr分别为混凝土毛截面(不考虑钢筋)惯性矩和开裂截面(考虑受拉钢筋)的惯性矩。

b. X或Y方向板的变形计算

两个方向板的变形计算方法也完全相同，为了方便，以X方向板的变形计算为例进行说明。首先假定X方向板的两端为固定，并认为板的弯矩和刚度沿Y方向均匀分布，则得到板X方向变形的跨中挠度参考值为:

由于沿板宽Y方向板的实际弯矩分布及刚度是变化的，所以需要对参考挠度进行修正，这样即得到柱上板带与跨中板带更符合实际情况的不同挠度值。修正系数采用各板带的M/EI与等代框架整体的M/EI之比。根据等代框架计算原理，柱上板带与跨中板带的正负弯矩分配系数不同，取其平均值0.65:0.35，则得到修正后的挠度为:

三 结论

本文主要对空心无梁楼盖地下车库结构的构造设计问题进行了探讨，主要结论如下：

1、现浇空心无梁楼盖地下车库的拟梁在楼盖平面范围内可按以下方案布置：无粱楼盖跨中板带等代为一根拟梁，柱上板带暗梁作为一根拟梁，柱上板带在暗梁和跨中板带之间的部分各平均等代为两根拟梁；

2、不同的拟梁布置形式对框架柱的内力计算结果影响很小，因此可以直接用SAME程序计算的拟梁法中框架柱的内力计算结果和配筋结果。

3、设置柱帽可以降低楼盖板中弯矩，通过将柱截面加大的方法来考虑柱帽对空心无梁楼盖弯矩的影响是可行的。

参考文献

[1]李国胜，简明高层钢筋混凝土结构设计手册(第二版)，中国建筑工业出版社，2003.

[2]现浇混凝土空心楼盖结构设计规程，中国计划出版社，2004.

[3]朱聘孺，双向板无梁楼盖，北京:中国工业出版社，1999.