地下室顶板采用框梁大板结构的分析及应用

2018-06-13罗庆刚

建材与装饰 2018年28期

罗庆刚

（广东博意建筑设计院有限公司广东佛山 528000）

引言

近年来，为满足地下室大跨度柱网的要求以及地下室顶板覆土种植的需要，地下室顶板采用无次梁的框梁大板结构越来越普遍。在规范执行层面，多地的审图单位要求地下室顶板应执行《地下工程防水技术规范》的要求，即种植顶板厚度不应小于250mm；另外，地下室的顶板通常作为上部结构的嵌固部位，根据《建筑抗震设计规范》规定：地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构。为满足规范要求，并充分发挥厚板作用，地下室顶板采用无次梁的框梁大板结构受到结构设计师的欢迎，因此研究框梁大板结构在地下室顶板中的应用具有重要意义。

1 地下室顶板采用框梁大板结构所拥有的优势

在地下室顶板中，采用无次梁框梁大板结构具有以下优点：

（1）满足规范要求

如引言所指，框梁大板结构既能达到种植顶板厚度不小于250mm的要求，又能满足地下室顶板作为上部嵌固部位应采用梁板结构的要求，能有效执行相关规范条文。

（2）施工方便快捷

在地下室施工时，由于框梁大板结构没有次梁，模板施工和钢筋绑扎快捷方便，可以减小模板用量，缩短工程的施工时间。

（3）梁、板构件的受力合理

楼板在竖向荷载的作用下，在板中会产生拱效应，这样在梁内产生轴力，类似于拱桥的受力特点；大板也可以看成双向拱的拱壳空间结构，其受力性能要明显的比平面构件受力有利。与十字梁结构相比，由于没有次梁产生的跨中集中荷载，这样对于荷载传递时其受力更加均匀，能有效减小梁的弯矩值。

（4）室内空间充分利用，观感舒适

框梁大板结构不设次梁，可以提高楼层高度的利用率，相对于井字梁和十字梁楼盖而言，对设备管线的布置、通风等均有明显优势。另外，大面积的楼板底面平整度给人以良好的视觉体验。

2 地下室顶板采用框梁大板结构的设计原理

通常人们所说的框梁大板结构主要指的现浇楼盖结构布置时，在结构柱网中仅仅布设轴网中的框架梁，并不设置其他形式的次梁。地下室顶板为满足种植顶板的构造要求，楼板厚度不小于250mm，板刚度较大，此时若采用传统的设计方法，即梁作为楼板不动支座的假定，计算结果与实现情况会有较大差异。根据同行专家采用有限元和简化分析的方法得出的结论，梁和板的刚度比值对板的弯矩和变形有很大影响，对中部梁来说，当梁相对于板的刚度较大时，梁的变形相对较小，梁可视作板的不动支座，板的支座最大负弯矩出现在梁的中部（图1），此时板的计算结果与手册法相似；当梁的刚度相对于板刚度逐渐减小时，板的支座负弯矩将向柱子支座靠近，当梁板刚度比进一步减小时，板于柱支座处出现较大负弯矩（图2），板的内力走向与无梁楼盖相似。

图1 Y向板面配筋＜一＞

图2 Y向板面配筋＜二＞

另外对于梁的设计考虑整体浇注梁、板共同受力时，由于在重力荷载下，梁支座处上部弯曲受拉，而楼板作为梁翼缘参与弯曲受拉，此时类似T型梁受力中性轴上移，楼板产生轴拉力，而矩形梁为轴压力，故梁支座配筋可有效减小。若忽略楼板翼缘的作用，往往造成梁端支座配筋过大，不仅是造成浪费，而且降低了梁端出现塑性铰的可能性，使结构延性大大降低。很多震害资料显示，整体浇注混凝土结构的破坏，主要表现为竖向构件即剪力墙或框架柱的剪切或压屈破坏（图3），而与其相连的框架梁未见正截面钢筋屈服，即未形成耗能塑性铰，很快就进入脆性破坏阶段，这主要是由于设计中往往忽略了楼板对梁刚度的加强作用带来的不良影响。可见，当地下室顶板厚度较大时，应重视梁和板的变形协调，正确考虑板和梁的内力特征，使设计更加合理、经济、安全。