許 林

(東莞市盛和房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 廣東 東莞 523960)

論地下室頂板樓蓋結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)

許 林

(東莞市盛和房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 廣東 東莞 523960)

設(shè)置地下室可以減輕結(jié)構(gòu)自重，增大建筑使用空間，對抗震較為有利。針對地下室頂板樓蓋的選型，關(guān)系到整個(gè)地下室設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，同時(shí)也是一大設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)，本文將針對這一方面的內(nèi)容展開論述介紹了地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，分析了樓蓋選型的要點(diǎn)和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，探討了樓蓋選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的經(jīng)濟(jì)性問題。

結(jié)構(gòu)自重；地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)選型

0 引言

隨著我國近30年來經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，我國大部分地區(qū)高層建筑的大量涌現(xiàn)，并朝著建筑體型復(fù)雜和功能多樣化方向高速發(fā)展并日趨完善。對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，同一建筑集合了商場、辦公樓以及住宅等多樣化功能需求，往往要求結(jié)構(gòu)開間呈現(xiàn)上小下大的布置，導(dǎo)致了建筑結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件布置不連續(xù)；結(jié)構(gòu)底部的商場建筑要求停車場需要更大更多的空間，常伴隨著地下室的設(shè)立。在結(jié)構(gòu)上就需要在豎向不連續(xù)樓層處設(shè)置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件和考慮地下室的防水嵌固等要求，給結(jié)構(gòu)師帶來了更高的挑戰(zhàn)。

綜上所述，在建造實(shí)踐的地下室頂板的樓蓋設(shè)計(jì)之中，涉及到建筑方案和結(jié)構(gòu)方案的有機(jī)結(jié)合。要求對結(jié)構(gòu)選型進(jìn)行多方面的考慮，同時(shí)深入力學(xué)分析。合理的結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)工作的使用功能性以及結(jié)構(gòu)可靠性等前提基礎(chǔ)之上兼顧經(jīng)濟(jì)合理指標(biāo)，以進(jìn)一步滿足業(yè)主的需要。在設(shè)計(jì)工作實(shí)踐中，設(shè)計(jì)師應(yīng)對各種不同結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行合理的分析，力求做到最優(yōu)。

1 明確地下室樓蓋的特點(diǎn)

地下室樓蓋有別于其他樓蓋，對于屋面層樓蓋主要考慮的是防水隔熱和保溫的作用，普通樓蓋的作用是分層和防水隔音，地下室更重要的體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)嵌固和承載方面。

結(jié)構(gòu)師在進(jìn)行地下室頂板樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和樓蓋選型各自的特色，進(jìn)行科學(xué)有效的綜合判定。比方說，針對結(jié)構(gòu)底板的設(shè)計(jì)，根據(jù)諸多工程實(shí)例表明需要板厚達(dá)到350mm以上，同時(shí)應(yīng)該設(shè)計(jì)板帶不考慮計(jì)算配筋，多數(shù)情況下為構(gòu)造配筋即可。對于地下室樓蓋的諸多特色，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)師應(yīng)該明確，具體如下。

（1）結(jié)構(gòu)豎向荷載較大：地下室中的基礎(chǔ)取代了傳統(tǒng)的基礎(chǔ)形式，尤其是對于筏板基礎(chǔ)，考慮施工和堆載情況，其頂板所承受的荷載相對較大。荷載較大的原因還有消防車荷載及頂板人防荷載。綜合考慮下為保證頂板的穩(wěn)定性和安全性，一般覆蓋有較厚實(shí)的土層供綠化。

（2）墻柱的間距較大：一般情況下，地下室墻柱的間距多在9-10m，多為考慮地下停車場的需要，3個(gè)車位并排需要9m的間距，部分可能達(dá)到10m以上的需要。對于單根墻柱的承載能力和延性要求有更特別考慮。

（3）受專業(yè)要求限制：地下室常常是建筑、結(jié)構(gòu)、水電、暖通等多專業(yè)的協(xié)調(diào)和挑戰(zhàn)，與地面建筑相比，地下室的層高相對較小。為了保證建筑整體的穩(wěn)定和抗傾覆能力的發(fā)揮，有著非常嚴(yán)格的控制要求，當(dāng)?shù)叵率翼敯辶航孛娓叨仍诮Y(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)需要較大時(shí)，加上設(shè)備和管道的擺放高度，常常影響到地下室的凈高，造成無法滿足建筑專業(yè)要求，影響建筑質(zhì)量。

辦公樓樓面結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土主次梁體系。在辦公區(qū)外框柱與核心筒豎向壓縮變形量最大區(qū)段，外框住與核心筒相連的樓面梁支座位置設(shè)置水平加腋段。其優(yōu)越性在于水平加腋是最低限度不增加構(gòu)件剛度的前提下提高構(gòu)件延性，有效緩解混凝土結(jié)構(gòu)用于超高層建筑中由于水平荷載作用及外框與內(nèi)筒豎向變形差引起的框架梁端應(yīng)力水平過高從而較難滿足抗震延性要求的措施，同時(shí)也是減輕結(jié)構(gòu)自重，降低地震荷載效應(yīng)的手段之一。

2 力求頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最優(yōu)

在進(jìn)行地下室頂板樓蓋的結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)時(shí)所造成的影響深遠(yuǎn)，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)在地下室設(shè)計(jì)的成本已經(jīng)占全部造價(jià)相當(dāng)大的成本。因此在方案選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑師和結(jié)構(gòu)師應(yīng)多次協(xié)商和交接，力求加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)成本的管控和結(jié)構(gòu)上更加合理的受力形式。

工程實(shí)踐告訴我們，在地下室頂板的樓蓋主梁高度比較適中，同時(shí)能夠滿足建筑要求下，十字梁方案的經(jīng)濟(jì)性比較合理，同時(shí)在施工上不會造成工期的影響；而對于承載能力的要求較高時(shí)，加上建筑上要求凈高更高時(shí)不得不對原來的梁高進(jìn)行降低，在這種情況下則采用井字梁方案，在很大程度上能夠有效節(jié)約成本，同時(shí)也能減少施工上帶來的難度。

特殊情況下地下室自身應(yīng)當(dāng)承受的建筑荷載較大的時(shí)候，井字梁方案常常被首選為最佳類型，同時(shí)需要結(jié)合地下室功能和板厚要求等。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行地下室頂板結(jié)構(gòu)選型的過程當(dāng)中，應(yīng)先從概念上把握整體合理性，再從基礎(chǔ)埋設(shè)深度和地下水位情況、地下室功能性需求，在滿足各指標(biāo)的情況下盡量淺埋。

3 無梁樓蓋頂板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）常用計(jì)算方法

經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法是地下室無梁樓蓋中的頂板結(jié)構(gòu)計(jì)算方式中常見的一種方法。結(jié)合本人在設(shè)計(jì)中經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)師可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接手算，應(yīng)用情況十分廣泛。應(yīng)當(dāng)注意的是，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法是在試驗(yàn)研究和經(jīng)驗(yàn)上總結(jié)提出的，適用于比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)，同時(shí)要注意在進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法的計(jì)算時(shí)其中的假定：長邊和短邊之比不超過1.5；每個(gè)方向上至少有3個(gè)以上連續(xù)跨；同一方向上的最大跨度與最小跨度之比不超過1.2；活荷載為均布荷載等。

等代框架法。等代框架法屬于一種類似于手工計(jì)算法。主要原理為：沿著縱、橫兩個(gè)方向合理劃分其為縱橫向等代框架；采用擬梁法分別對其進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。同時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)該對其適用的條件和范圍要有清晰的認(rèn)識，注意以下事項(xiàng)：適用于任一區(qū)格長跨與短跨比不超過2樓板計(jì)算；在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)，高度關(guān)注自重對內(nèi)力的影響，綜合考慮活荷載的不利布置影響。

有限元法。在采用有限元方法進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和分析時(shí)，需要依據(jù)無梁樓蓋的柱上板帶、跨中板帶、柱帽的平面尺寸，先將結(jié)構(gòu)劃分單元，確定好與實(shí)際情況相符的邊界條件之后，采用一定的本構(gòu)關(guān)系與邊界條件相協(xié)調(diào)進(jìn)行模擬，最后對結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。常采用SLBACAD模塊、SPA2000和佳構(gòu)等程序進(jìn)行無梁樓蓋相關(guān)分析和計(jì)算。

（2）樓板尺寸設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合規(guī)范要求進(jìn)行把控，在《鋼筋混凝土升板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范中，明確規(guī)定了無梁樓板厚的取值。對于一般的室內(nèi)停車與辦公餐飲等功能房間的非預(yù)應(yīng)力有托板樓板，其板厚應(yīng)當(dāng)不小于長跨跨度的 1/35。此外，當(dāng)一些板上有覆土或是其他較重荷載時(shí)，可適當(dāng)增加實(shí)際板厚。

合理的設(shè)計(jì)與無梁樓板相連的柱帽，一定程度上可以減小樓板的計(jì)算跨度，并且還可確保柱對頂板的沖切影響，對于柱帽的取值，應(yīng)當(dāng)通過頂板配筋、柱對頂板的沖切等各方面因素共同確定。矩形柱帽由于施工較為便利的特點(diǎn)、配筋計(jì)算簡便優(yōu)勢等獲得了相對廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)論

在地下室頂板樓蓋施工和設(shè)計(jì)的過程之中，結(jié)構(gòu)類型的豐富多樣性使得設(shè)計(jì)師更加有條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文介紹地下室樓蓋的特點(diǎn)，總結(jié)了力求頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最優(yōu)的幾點(diǎn)建議，探討了常用計(jì)算無梁樓蓋頂板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和樓板尺寸設(shè)計(jì)，以便供設(shè)計(jì)人員參考。

[1]王黨生.地下室頂板樓蓋結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)分析[J]. 科技展望,2015,26:64.

[2]張圣海,覃維,楊建忠.某工程8.1×8.1柱網(wǎng)地下室頂板樓蓋方案結(jié)構(gòu)選型[J].四川建筑,2012,04:169-171.

[3]黃建彬.關(guān)于地下室無梁樓蓋頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J]. 建材與裝飾,2016,12: 98-99.

[4]莫世海,全戈,梁灝,孫科章.地下室頂板開洞對超高層建筑嵌固端的影響分析[J]. 建筑結(jié)構(gòu),2011,04:93-97.

TU7

B

1007-6344（2016）07-0093-01