摘 要：地下車庫頂板設(shè)計(jì)通常采用彈性算法、塑性算法和有限元算法。這三種算法在板跨中及板邊得出的配筋結(jié)果差異很大，通?？蛇_(dá)到60%以上，而實(shí)際工程中基本不會(huì)出現(xiàn)頂板鋼筋應(yīng)力不足的問題，因此，文章主要研究不同算法對(duì)頂板鋼筋應(yīng)力的影響以及頂板鋼筋的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：彈性算法；塑性算法；有限元算法；配筋差異；應(yīng)力狀態(tài)

目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)地下車庫頂板時(shí)，通常有三種方法——彈性算法、塑性算法和有限元算法。手冊(cè)算法是指按《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》中板的彈性薄板算法；塑性計(jì)算方法是按照《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》中板的極限平衡法計(jì)算四邊支承板；有限元方法是程序?qū)寻鍓K拆分成若干小塊進(jìn)行有限元計(jì)算。這三種算法得出的配筋結(jié)果差異很大，特別是對(duì)于地下車庫跨度比較大的板，差異甚至可達(dá)到60%以上，因此，我們需要了解地下車庫頂板的真實(shí)受力狀態(tài)，完善目前的計(jì)算方法，使今后的設(shè)計(jì)更加合理。

1 頂板計(jì)算方法分析

1.1 頂板計(jì)算理論

有限元法是將求解的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件分解成通過節(jié)點(diǎn)相互連接的若干個(gè)細(xì)小單元，利用單元間的相互關(guān)系得出近似解。其基本方程仍舊與彈性算法或塑性算法一致[1]。

彈性算法和塑性算法的區(qū)別在于對(duì)結(jié)構(gòu)變形狀態(tài)的限制：彈性算法允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彈性變形，即結(jié)構(gòu)在外力作用下產(chǎn)生的可以恢復(fù)的變形或尺寸變化；塑性算法允許出現(xiàn)塑性變形，即結(jié)構(gòu)在外力作用下產(chǎn)生的不可恢復(fù)的變形或尺寸變化[2]。

彈性算法和塑性算法包括以下五種計(jì)算理論：

（1）線彈性分析方法：結(jié)構(gòu)某一截面達(dá)到承載力極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)即達(dá)到承載力極限狀態(tài)。

（2）塑性內(nèi)力重分布方法：我國規(guī)范和軟件中，單向板、梁等都是此種方法。這種方法其實(shí)只是在線彈性分析結(jié)果上的一種內(nèi)力調(diào)整。結(jié)構(gòu)承載力的可靠度低于按彈性理論設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的變形及塑性絞處的混凝土裂縫寬度隨彎矩調(diào)整幅度增加而增大。

（3）塑性極限方法：結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性絞后，結(jié)構(gòu)形成幾何可變體系，結(jié)構(gòu)即達(dá)到承載力極限狀態(tài)。

（4）非線性分析方法：分為材料非線性，幾何非線性，狀態(tài)非線性。非線性結(jié)構(gòu)在某一薄弱處達(dá)到承載力極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)即達(dá)到承載力極限狀態(tài)。一般在罕遇地震，p-delta，push等分析中采用。

（5）試驗(yàn)分析方法：對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型試驗(yàn)分析。

1.2 頂板三種算法結(jié)果比較

文章采用有限元軟件PKPM中板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算模塊進(jìn)行彈性算法、塑性算法和有限元算法的分析比對(duì)。地下室柱跨通常在8.1m左右，對(duì)8.1×8.1m跨度板進(jìn)行三種算法的分析，計(jì)算考慮板四邊固接，角柱鉸接，板厚250mm，荷載44.25kN/m2（板厚*重度+覆土厚度*覆土重度+消防車荷載=0.25*25+1*18+20=44.25），各算法彎矩配筋結(jié)果顯示：三種算法在板中彎矩及配筋結(jié)果相差不大，彈性算法配筋量是有限元算法的96.5%，塑性算法是有限元算法的80.4%。在板邊彎矩及配筋結(jié)果相差較大，彈性算法配筋量是有限元算法的98.9%，塑性算法是有限元算法的43.9%。根據(jù)對(duì)比結(jié)果可知，彈性法和有限元法計(jì)算彎矩配筋較為接近，但與塑性法結(jié)果相差較大，配筋量差值可達(dá)到56.1%，接近60%。因此，在地下車庫厚板配筋中，由于各種假定條件的存在，計(jì)算配筋可能存在很大富余量。文章將對(duì)某地下車庫頂板和基礎(chǔ)鋼筋進(jìn)行應(yīng)力實(shí)測(cè)，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果分析鋼筋在結(jié)構(gòu)中的作用情況。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

上海天華建筑設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)的楔形外高橋A5-1地塊，位于上海浦東，北靠東高路，東臨蘭谷路。本項(xiàng)目為三類居住用地，大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)，一層地下室，上部由11棟11層塔樓，兩座變電站和一個(gè)垃圾收集站組成，整個(gè)大底盤長寬約為200×200m，總用地面積42237.3m2。采用樁筏基礎(chǔ)，地下室平均層高4m，頂板厚度250mm，上部承受覆土行車等荷載作用。

2.2 鋼筋應(yīng)力實(shí)測(cè)

本試驗(yàn)采用常州金土木工程儀器有限公司生產(chǎn)的JTM-V1000型振弦式鋼筋測(cè)力計(jì)，通過儀器讀取測(cè)力計(jì)內(nèi)部弦絲的頻率推算出鋼筋應(yīng)力[3]。鋼筋計(jì)測(cè)點(diǎn)布置如圖1：X方向三跨8.1m，Y方向1跨

6.2m。

2.3 實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比

頂板2014年9月15號(hào)開始澆筑混凝土，自澆筑開始每隔三天測(cè)量一次，測(cè)量四次之后改為每隔一周測(cè)量一次[4]，直到2015年1月17號(hào)頂板覆土綠化完工。1-a/b/c為1組，布置于板底跨中X方向，2-a/b/c為2組，布置于板底跨中Y方向，頂板配筋雙層雙向16@200鋼筋，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示：頂板底部跨中鋼筋應(yīng)力值采用不同的算法差值在40MPa以內(nèi)，相比塑性算法計(jì)算的最低120MPa高出三分之一。但無論是X方向還是Y方向，實(shí)測(cè)值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于計(jì)算值，實(shí)測(cè)值鋼筋應(yīng)力不到50MPa，遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值360MPa。因此，就頂板鋼筋的應(yīng)力來說，鋼筋存在的浪費(fèi)，鋼筋強(qiáng)度沒有得到發(fā)揮。

頂板在選擇配筋的過程中，會(huì)考慮到強(qiáng)度問題以及板的裂縫問題，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量在滿足裂縫要求的前提下盡可能發(fā)揮鋼筋的強(qiáng)度?？梢酝ㄟ^采用較小直徑的鋼筋或添加劑等辦法解決裂縫問題，減少鋼筋用量。

3 結(jié)束語

（1）從模擬結(jié)果可以得出，三種計(jì)算方法對(duì)板跨中和板邊的影響不一致，三種算法計(jì)算的板跨中彎矩配筋差別很小，但是在板邊的差別可以達(dá)到近60%，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)合理分析并選擇計(jì)算方法。

（2）就鋼筋的應(yīng)力而言，實(shí)測(cè)頂板鋼筋應(yīng)力僅達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的14%不到，鋼筋強(qiáng)度冗余過大。

參考文獻(xiàn)

[1]熊海明，覃龍壽.鋼筋混凝土厚板的有限元計(jì)算[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2011（1）：79-82.

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[3]李鋒.鋼筋應(yīng)力計(jì)在樁身軸力測(cè)試中的計(jì)算方法[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，27（2）：62-65.

[4]朱俊民，費(fèi)春艷，沈陶.地下室溫度應(yīng)力有限元計(jì)算與實(shí)際應(yīng)力檢測(cè)對(duì)比分析[J].四川建筑科學(xué)研究，2015，41（5）：142-146.