地下室顶板标高有高差时的设计比较

沈菊

【摘要】在地下室顶板设计的过程中本文地下室顶板高差采用三种处理形式进行对比分析，即考虑板面错层、不考虑板面错层、修改梁端顶标高的方式，结合工程实例，对地下室顶板在PKPM模型中的计算问题进行了探讨，针对分析结果给出了设计和建议，为解决地下室顶板梁柱在PKPM模型中的计算问题提供了思路。希望能够进一步提高地下室顶板设计和施工质量。

【关键词】地下室顶板；框架节点；板面错层；节点标高

前言：

现代城市建筑无论是公共建筑或者是居住建筑，绝大部分都离不开地下室设计。随着科学技术的进步，现代地下室建筑结构向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展，使带有地下室楼板标高不一致的建筑经常得到应用。有时，因建筑条件所限需要楼板标高不一致，让楼层空间得到较多的释放，更加利于提高建筑空间使用率，具有十分明显的经济效益。由于地下室顶板上的覆土要求及其他建筑功能需求等，在主楼室内外交接处，地下室顶板常常需要错层，在结构计算软件PKPM中，对于此类问题的处理没有统一的做法，通过本文三种处理方式的对比，再根据地下室现场施工的实际情况，做到最优选择，以便提高地下室顶板的设计和施工的质量和效率等。

1.框架基本信息及模拟

本文拟通过一个此类问题简单示例，采用常用的三种PKPM模型处理方法即考虑板面错层、不考虑板面错层、修改梁端顶标高的方式进行计算比较，分析其优劣及适用情况。

例如：

一层地下室结构，X向为4m×8，Y向为4m×6，恒荷载为5.0kN/m2（不含梁板自重、覆土荷载），活荷载为10.0kN/m2（不考虑消防车荷载），⑤轴左侧层高为2.7m，⑤轴右侧层高为3.3m，抗震设防烈度为6度（第二组），四类场地，抗震等级四级，基本风压0.45kN/m2。框架柱尺寸500mm×500mm，框架梁尺寸300mm×700mm，次梁尺寸200mm×600mm。平面图如图1所示。

图1平面布置图

图中⑤轴为变标高处框架梁尺寸为300mm×1200mm。

计算：

在PKPM中采用三种模型分别进行计算。模型1为不考虑板面错层，统一标高为3.3m；模型2为考虑板面错层，①轴～④轴将节点标高降低600mm，④轴～⑤轴之间的梁采用修改梁端顶标高的方式降低梁右侧标高；模型3为考虑板面错层①轴～④轴将节点标高降低600mm，④轴～⑤轴之间的梁不采用修改梁端顶标高的方式降低梁右侧标高。三种方式计算得到的构件内力和配筋存在一定的差异，见表1～表3。

2结果分析

2.1结果分析

在PKPM模型中对三种处理方法分别进行计算分析，采用PKPM配筋简图中的配筋面积计算结果进行比较，KL1，L1和KZ1的比较结果见表1～表3。

表1 KL1 （面积单位mm*mm）

表2 L1（面积单位mm*mm）

表 3 KZ1（面积单位mm*mm）

由表1，表2可以看出：

1）对于KL1来说，模型1中As4最大。模型2中As4，As5左，As5右均较小，模型3中As4最小，As5左，As5右与模型1相当，均大于模型2。模型2变截面处支座配筋之所以最小，是因为支座两边在模型中错开，未按连续梁计算。对于As4配筋来看，之所以模型2与模型3配筋均远小于模型1，通过查看内力简图，可知之所以出现这种情况，是因为PKPM模型计算对于梁顶标高变化时的板活荷载不能有效地传递到梁上，从而导致此部位配筋明显偏小。模型1与模型3因为支座两边在模型中未错开，是按连续梁计算的，在高差变化处此部位配筋明显比模型2大。

2）对于L1来说，模型1中As3和As4最大，模型2，3中的As3和As4明显偏小，原因同上；模型2中As5左最大。其余部位配筋基本一致。数字轴方向梁配筋情况同字母轴，梁变标高相关范围的梁配筋在模型1，模型2， 模型3中的变化情况不再单独列表比较。

3） 对于KZ1来说，由表3可看出，模型2配筋明显增大，因为模型中左右梁不在同一个标高上产生了错层节点和短柱，左右梁端弯矩只能传到柱上，而不能互相平衡， 导致此处框架柱配筋明显偏大。模型3因左右梁虽不在同一个标高， 但因支座两边在模型中未错开，左右梁是按连续梁来计算，故此处框架柱配筋结果同模型1一样均比模型2中的配筋小。但本实例左右高差600，刚好一个梁高，同时另一方向梁高1200，如完全按错层梁计算，计算结果偏大。如果地下室板面高差超过一般梁截面高度时设计应按错层结构来考虑，当地下室板面高差不超过一般梁截面高度时设计可不作为错层结构来考虑。

2.2结论与建议

1）对于梁配筋，若节点标高变化则梁顶标高有变化时PKPM模型中板活荷载不能有效地传递到梁上，将导致梁配筋偏小，这是对结构很不利的。因此对于地下室顶板梁配筋，笔者建议采用第一种模型进行计算。

2）对于柱配筋，特别是变标高处柱配筋，按模型2计算偏于安全，考虑了左右梁端弯矩都传递到柱上的情况。

笔者建议，当错层处高差尺寸不大于梁高时，可按模型1（不考虑板面错层）计算，并对标高较高的梁竖向加腋，这样可以加大竖向刚度。对于错层处高差尺寸大于梁高时，按模型2（考虑板面错层）计算，同时对标高较高的梁竖向加腋，有利于水平力的传递，以充分保证变标高处柱的安全。因地下室顶板存在高差，侧向土加上地下室顶板的水平力传到交接处的框架柱上，易产生错层节点和短柱，甚至比一般框架楼层的错层更严重，易产生短柱剪切脆性破坏，形成抗震薄弱部位，为防止此错层部位的破坏，结构抗震设计时還应采取相应的措施尽量避免或减小此处的地震作用，以免此处的破坏。

本文仅对有错层的地下室结构作了简单的初步探讨。具体工程各有不同，需要我们设计人员具体情况具体分析。

参考文献：

[1]GB 50010-2010 混凝土结构设计规范 中国建筑工业出版社，2011年5月。[2]GB 50011-2010 建筑抗震设计规范 中国建筑工业出版社，2010年8月。[3]GB 50009-2012 建筑结构荷载规范 中国建筑工业出版社，2012年9月。

[4]朱炳寅，建筑结构设计问答及分析， 中国建筑工业出版社，2009年11月。