地下车库无梁楼盖设计浅析

发布时间：2014-04-29 作者：张福波 胡舒 

关键词：地下车库 无梁楼盖 柱帽 柱上板带 跨中板带

描述：地下车库无梁楼盖是近年来应用比较多的结构，本文从无梁楼盖的计算方法，结构特点，以及与梁板体系结构计算的对比，总结出无梁楼盖在车库顶板应用中的优势，并分别介绍了无梁楼盖结构中的柱帽、板带的划分等方法。

　　[摘 要]地下车库无梁楼盖是近年来应用比较多的结构，本文从无梁楼盖的计算方法，结构特点，以及与梁板体系结构计算的对比，总结出无梁楼盖在车库顶板应用中的优势，并分别介绍了无梁楼盖结构中的柱帽、板带的划分等方法。
　　一、前言
　　传统的地下车库一般采用梁板结构，十字梁或框架梁加大板的结构形式，这种做法对地下室层高要求高，施工相对复杂，且开挖量比较大，随着技术的 不断发展，无梁楼盖结构体系越来越受到设计院和甲方的认可，无梁楼盖具有建筑空间大，车库内顶平整美观，可有效地增加层高，利于敷设管线，经济性好等优 点，而且施工方便，综合造价相对较低，因此越来越多的地下结构都采用无梁楼盖这种结构形式。
　　二、无梁楼盖的几种计算方法
　　1、等代梁经验系数法
　　根据《钢筋混凝土升板结构技术规范》，等代梁弯矩设计值分配比例如表1：
　　经验系数法需符合下列条件：
　　（1）每个方向至少有三个连续跨。
　　（2）任一区格的长边与短边之比不大于1.5。
　　（3）同一方向上的相邻跨度的中至中跨长之变化不超过较长跨的1/3。
　　（4）所有荷载均为竖向均布荷载，活荷载与恒荷载之比≤3。
　　经验系数法可按下列公式计算：
　　X方向总弯矩设计值：M0=qLy（Lx-2c/3）2/8；Y方向总弯矩设计值：M0=qLx（Ly-2c/3）2/8；
　　柱上板带的弯矩设计值：Mc=β1 M0；跨中板带的弯矩设计值：Mm=β2 M0，
　　Lx，Ly——x方向和y方向的柱距；q——板的竖向均布荷载设计值；
　　c——柱帽在计算弯矩方向的有效宽度；β1，β2——柱上板带和跨中板带弯矩系数。
　　当满足上述条件时，采用经验系数法计算无梁楼盖内力，其计算简图和边界条件都比较符合工程的实际情况，是手算无梁楼盖非常实用的计算方法，可以满足工程设计要求。
　　2、等代框架法
　　等代框架法是将结构考虑为横、竖两个方向的框架，将等代梁与支撑柱看做连续结构，构成平面等代框架。等代框架法可不必满足等代梁的约束条件，适用于两跨和不等跨的等代梁内力计算分析。根据《钢筋混凝土升板结构技术规范》，等代框架弯矩分配系数可按下表：
　　3、有限元分析方法
　　采用PKPM对无梁楼盖进行建模分析，在PMCAD中建模，按楼板输入，框架之间采用100x100的虚梁，楼板采用弹性楼板6进行计 算，SATWE计算完成后采用SLABCAD软件进行进一步分析，此方法适用于不容易划分板带的复杂平面板柱结构，对柱网相对规则的地下车库无梁楼盖，不 如经验系数法和等代框架近似分析方法实用。
　　三、无梁楼盖柱帽的选取
　　支撑于柱上的现浇无梁楼盖按有无柱帽可分为有柱帽无梁楼盖及无柱帽无梁楼盖两种类型，对设有柱帽的无梁楼盖，柱帽的形式及尺寸一般由建筑美观 和结构受力要求确定，柱帽的厚度由受冲切承载力决定，柱帽的高度不应小于板的厚度h，托板的厚度不应小于h/4，柱帽或托板在平面两个方向上的尺寸不宜小 于同方向上柱截面宽度b与4h之和。
　　四、无梁楼盖配筋
　　承受竖向荷载的无梁楼盖通常以纵横两个方向划分为柱上板带及跨中板带进行配筋，划分方式见下图：
　　无梁楼盖配筋有两种形式，分离式和弯起式。分离式配筋方式由于施工方便目前在工程界中广泛采用，弯起式配筋施工较为复杂且难于正确定位，目前已很少采用。
　　1、柱上板带纵向受力钢筋：
　　（1）板面钢筋中的50%从柱帽边的延伸长度不应小于0.3倍区格板净跨；其余钢筋不应小于0.2倍净跨。
　　（2）全部板底钢筋均应通长连续布置。为提高板的抗连续倒塌能力，钢筋的连接应采用焊接或机械连接，不应采用绑扎搭接。钢筋接头位置应设置在中间支座两侧各0.3倍净跨范围内。
　　（3）边支座处的板底钢筋至少应有两根钢筋穿过柱核心并可靠锚固。
　　2、跨中板带纵向受力钢筋
　　（1）全部板面钢筋从柱帽边向区格板内延伸的长度不应小于0.22倍区格板净跨。
　　（2）板底钢筋中的50%应通长连续布置或锚于支座内，其余板底钢筋可分段设置。
　　（3）当相邻区格板的跨度不相同时，板面钢筋的最小延伸长度应以较大跨度确定。
　　五、无梁楼盖和梁板结构计算结果对比
　　工程实例：一层地下车库，层高3.4m，柱网8.1x8.1，框架柱600x600，设防烈度7度，地震加速度0.10g，场地类别Ⅱ类，覆土厚1.2m，按有梁体系和无梁楼盖设计分别进行计算，计算结果如表3：
　　本算例全部采用SATWE（2010版）计算，无梁楼盖部分采用弹性楼板6计算并采用SLABCAD进行有限元分析。从上表可以看出，规则柱网条件的无梁楼盖在很多方面比梁板结构都有一定的优势，是现在地下车库首选的结构形式。
　　六、结语
　　综上无梁楼盖较之梁板结构体系它具有整体性好、建筑空间大，可有效地增加层高等优点。并且，采用无梁楼盖体系的建筑物的地震效应要明显小于层 高较大的梁板结构体系的建筑物。在施工方面，采用无梁楼盖结构体系的建筑物具有施工支模简单、楼面钢筋绑扎方便，设备安装方便等优点，从而大大提高了施工 速度。因此，采用无梁楼盖结构具有明显的经济效益和社会效益。