地下室底板無梁樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、第1頁共4頁1地下室底板無梁樓蓋的設(shè)計地下室在民用建筑中應(yīng)用越來越廣泛（特別是高層建筑），一般用作地下商場、停車場以及人防設(shè)施。在多雨的廣東地區(qū)，地下室底板經(jīng)常承受水浮力作用，防水抗?jié)B要求地下室底板板厚比較厚，板厚不少于250mm,無梁樓蓋是由樓板、柱和柱帽組成的板柱結(jié)構(gòu)體系，樓面荷載直接由板傳給柱及柱下基礎(chǔ)。無梁樓蓋的特點是板厚比較厚，樓蓋比較重，有利于提高結(jié)構(gòu)的抗浮能力，在施工方面，采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式有省磚模、樓面鋼筋綁扎方便， 設(shè)備安裝方便等優(yōu)點，從而大大提高了施工速度。因此，無梁樓蓋在地下室底板的應(yīng)用越來越 廣泛了，本文主要針對地下室底板無梁樓蓋的設(shè)計，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件08版PKPM

2、-SLABCAD,談?wù)勛约旱囊恍┰O(shè)計心得。一.由抗?jié)B等級、設(shè)防水位、地下室側(cè)壁壁厚初步定底板板厚1.由地下室的埋置深度確定防水混凝土的設(shè)計抗?jié)B等級，根據(jù)地下工程防水技術(shù)規(guī)程第4.1.4條表 4.1.44.1.4 防水混凝土設(shè)計抗?jié)B等級工程埋置深度H（m）設(shè)計抗?jié)B等級-H10P610V H20P820V H 30P122.由地下室的設(shè)防水位確定水頭高度H1, H1=設(shè)防水位標(biāo)高-底板板底標(biāo)高表 1 1 水頭板厚比 H1/tH1/t 與抗?jié)B等級的關(guān)系水頭板厚比H1/t抗?jié)B等級（Mpa）352.03.側(cè)壁與底板（基礎(chǔ)）連接，底板（基礎(chǔ)）視為側(cè)壁的固定支承時，底板（基礎(chǔ)）的厚度必須大于池壁，可根據(jù)地基

3、的土質(zhì)情況取1.21.5倍側(cè)壁厚度，并將底板 （基礎(chǔ)）外挑；當(dāng)側(cè)壁與底板板厚一樣時， 底板可視為側(cè)壁的彈性支座， 對于外墻為懸臂式擋土墻， 一般都 按底板為池壁的固定支承，故相應(yīng)部份的底板板厚需為側(cè)壁厚度的1.21.5倍。工程實例：工程概況：某工程位于中山東區(qū)，一層地下室車庫，室外地面標(biāo)高-0.100m，地下室底板板面標(biāo)高-3.300m，設(shè)防水位為-0.300m.樓梯間在首層土0.00m處無樓板，樓梯間外墻為懸臂構(gòu)件。暫定底板板厚300mm。工程埋置深度H約為（-0.100） - （-3.3-0.300） = 3.5m,根據(jù)表4.1.4,底板的防水抗?jié)B等 級為P6;水頭高度H1=（-0.300

4、）- （-3.3-0.300） =3.3m,根據(jù)表1, H1/t330mm暫取板厚t=350mm樓梯間外墻的計算模型為一端固端一端由的懸臂構(gòu)件，通過構(gòu)件計算得樓梯間外墻的合理壁厚為350mm,故與樓梯間外墻相連的底板的板厚取1.21.5倍側(cè)壁壁厚，由于該工程地基土質(zhì)較好，故該部份底板板厚t取450mm.二.板面荷載計算1、底板強度撓度裂縫主要受兩種荷載工況控制，向下力（自重、一般使用活荷載）控 制和向上力（浮托第1頁共4頁2力）控制兩種主要工況。計算底板配筋時，底板層的各種荷載的分項系數(shù) 的取值如下：.計算向下力控制的工況時:.當(dāng)活載起控制作用時:恒載（主體結(jié)構(gòu)、裝飾面層等自重）G1: 1.2

5、0;活載Q1: 1.40。.當(dāng)恒載起控制作用時：恒載（主體結(jié)構(gòu)、裝飾面層等自重）G1: 1.35;活載Q1: 1.0。.計算向上力控制的工況時：.浮托力以活載輸入（當(dāng)?shù)叵滤蛔兓瘎×視r）：浮托力：1.40;對抗浮有利的主體結(jié)構(gòu)自重：1.0;對抗浮有利的非主體結(jié)構(gòu)自重（如裝飾面層）和活荷載：0;對抗浮不利的活荷載1.40。.浮托力以恒載輸入（當(dāng)?shù)叵滤蛔兓淮髸r）：浮托力：1.35;對抗浮有利的主體結(jié)構(gòu)自重：1.0;對抗浮有利的非主體結(jié)構(gòu)自重（如裝飾面層）和活荷載：0;對抗浮不利的活荷載1.40。由于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)計算程序不能針對個別樓層的不同荷載設(shè)置不同的荷載分項系數(shù)，所以向上向下要分開兩次計算

6、，程序統(tǒng)一按上部結(jié)構(gòu)計算的要求設(shè)置分項系數(shù)，底板層的荷載分別按照等效原則輸入等效荷載，取兩次計算結(jié)構(gòu)的較大值配筋。接上述工程實例，以08版PKPM的SLABCAD為例：底板厚度t=350mm,水頭標(biāo)高H1=3.3m,車庫柱網(wǎng)尺寸不小于6mx6m計算向下力控制的工況：恒載G1 =結(jié)構(gòu)板自重+裝飾面層等自重=0.35*25+1.5 = 10.25kN/m活載Q1= 2.5 kN/m2當(dāng)活載起控制作用時當(dāng)恒載起控制作用時-2:1.2*G1 + 1.4*Q1=12*10.25+1.4*2.5=15.8 kN/m一一._2:1.35*G1 + 1.0*Q1=1.35*10.25+1.0*2.5=16.3

7、4 kN/m故該工程恒載起控制作用，恒載分項系數(shù)為1.35,活載分項系數(shù)為1.0由于08版PKPM SLABCAD已考慮結(jié)構(gòu)樓板自重，故模型輸入荷載如下:板面均布恒載:1.5 kN/m2（裝飾面層等自重）板面均布恒載:2.5 kN/m2板跨內(nèi)墻體自重及其他活載在模型中以板上恒載、板上活載輸入計算向上力控制的工況時：由于本工程地下水水位比較穩(wěn)定，浮托力以恒載輸入：浮托力F=-T*H1=-10*3.3=-33 kN/m2（荷載作用方向向上）自重G2= 0.35*25 =8.75kN/m2（荷載作用方向向下）PKPM SLABCAD默認(rèn)恒載分項系數(shù)為1.35,模型荷載以負(fù)值輸入計算結(jié)果有時不合理，故

8、習(xí)慣上將向上的荷載（負(fù)值）按向下的荷載（正值）輸入，計算結(jié)果，板面與板底對調(diào)。由于08版PKPM SLABCAD已考慮結(jié)構(gòu)樓板自重，故計算向上合力時按向下荷載輸入時，還需扣除多一遍板自重，模型輸入的 等效荷載如下：_ _ _ _2F1=F-G2-G2/1.35=33-8.75-8.75/1.35=17.77 kN/m三.PKPMPKPM 模型的建立與 SLABCADSLABCAD 有限元分析計算第1頁共4頁31.PM模型輸入中，無梁樓蓋除樓板周邊和局部高差處布置結(jié)構(gòu)梁外，其余的一般布置 虛梁。邊梁的截面尺寸，梁寬不宜小于板厚，梁高不宜小于2.5倍板厚；虛梁的截面尺寸為100 x100mm，虛梁

9、的作用有兩點，其一是為了SlabCAD軟件在接PMCAD前處 理過程中能自動讀取到樓板的外邊界信息，其二是為了輔助樓板單元的劃分，虛梁沒有剛度。 模型只有在柱與柱、 墻與墻、 墻與柱之間布置虛梁， 其余有磚墻或其他荷載 的位置在SLABCAD前處理中以板上荷載輸入，虛梁的布置應(yīng)盡量使所形成的板塊 形狀規(guī)則（幾何邊數(shù)不宜超過5邊） ，同一節(jié)點不宜太多根梁拉結(jié)。2. SLABCAD前處理包括補充建模信息，輸入荷載、約束、位移信息，布置預(yù)應(yīng)力筋，單元劃分及生成數(shù)據(jù).。.“參數(shù)輸入”中的單元劃分控制長度Dmax的取值與計算精度密切相關(guān)，有時還影響到房間是否能被劃分，取較小的Dmax可得到較高的計算精度

10、， 但相應(yīng)的計算量會增加。同時若Dmax取值過小，會因應(yīng)力集中而導(dǎo)致樓板支點處的負(fù)彎矩過大、 失真。Dmax應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、柱網(wǎng)間距、柱帽大小而定，對于一般工程而言，可 取Dmax = 600 1500mm，程序隱含Dmax=1000.“樓板修改”中的柱帽形式有四種：無頂板柱帽、折線頂板柱帽、矩形頂板柱帽1和矩形柱帽2,由于地下室頂板的柱帽一般為基礎(chǔ)，故通常采用矩形頂板柱帽2。模型中有磔柱的地方才能輸入柱帽，有時因為整體抗浮需要，部份樁可能均 勻布置在板跨中而非柱下，這時可以在樁位處輸入磔柱模擬樁，然后輸入柱帽；對于有剪力墻的結(jié)構(gòu)，剪力墻底下也無法輸入柱帽，通常的處理方法是：板跨比較小，則不輸

11、入柱帽，以無柱帽無梁樓蓋計算；.板跨較大，計算底板是可以在剪力墻中輸入磔柱來輸入柱帽。 平面幾何形狀非矩形的基礎(chǔ)需簡化成矩形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)形狀不同，其簡化方法也不同，若基礎(chǔ)為正多邊形， 可簡化成正方形，一般用其內(nèi)切圓的面積開方得正方形 邊長；若基礎(chǔ)切割掉一小部份能成為矩形基礎(chǔ)，則取切割后規(guī)則的基礎(chǔ)為柱帽輸入模型。.“生成數(shù)據(jù)”中的“布筋方向”往往容易被忽略，“布筋方向”的作用有兩個：一是在單元劃分的單元形狀優(yōu)化過程中，考慮布筋方向約束條件，使盡可能多的單 元邊界平行（或垂直）于布筋方向，以利于預(yù)應(yīng)力等效荷載的導(dǎo)算；二是在配筋 計算時按平行（或垂直）于布筋方向計算板的配筋。實際配筋方向最好能和模型

12、的“布筋方向” 一致，否則，實際配筋需根據(jù)配筋計算結(jié)果按模型“布筋方向” 與實際配筋方向的角度進(jìn)行換算。3. SLABCAD有限元分析計算SLABCAD計算參數(shù)輸入中，一般有地下水的樓板，板底的保護(hù)層厚度為50mm.板頂為20mm,但在計算向上力的作用時，由于向上的作用力在模型中是以向下力的 方式輸入，板頂與板底對調(diào)，故板頂?shù)陌搴駷?0mm,板底為20mm.4.計算結(jié)果分析.通過“繪等值線”來初步判斷計算結(jié)果的合理性：顯示板面支座配配筋時，等值線應(yīng)在柱間板帶處比較集中； 顯示板底筋時，等值線應(yīng)在跨中集中；同邊界條件和受荷情況下，跨度大的比跨度小的配筋要大，跨度差不多的配筋應(yīng)相近；同跨度和受荷情

13、況下，邊跨配筋應(yīng)比內(nèi)跨配筋要大；同跨度和邊界條件下，荷載大的配筋應(yīng)比荷載小的配筋要大.通過“標(biāo)注極值”查看每個房間內(nèi)板的撓度或內(nèi)力的最大、最小值，了解最大擾 度是否超限，鋼筋是否配得下。.通過“標(biāo)注點值”查看每個房間內(nèi)的各個節(jié)點的撓度、內(nèi)力值、配筋，進(jìn)一步判第1頁共4頁4斷計算結(jié)果的合理性， 是否存在應(yīng)力集中， 板厚是否經(jīng)濟合理（一般以板面柱間 板帶處及板底跨中處的配筋值大部分接近板的構(gòu)造配筋值，小部份超出構(gòu)造配筋為合理）四.地下室底板的構(gòu)造要求1、 地下室底板當(dāng)要滿足防水、抗?jié)B要求時，應(yīng)設(shè)計成防水混凝土。防水混凝土通過調(diào)整配合比，摻加外加劑、摻合料配制而成，抗?jié)B等級不得小于P6;厚度不少于250mm裂縫寬度不得大于0.2mm