地下室无梁楼盖设想

PAGEPAGE10地下室无梁楼盖设计[提要]武汉大华独立地下车库因场地原因限制了地下室净高，设计通过采取板柱-抗震墙结构体系进行设计较好的解决了问题。运用PKPM软件的PMCAD及SATWE模块建立模型，用复杂楼板有限元计算模块SLABCAD进行无梁楼盖的有限元分析计算。在此工程中着重解决了结构方案选择、消防车道荷载的取值、顶板开洞的处理、结构的有限元分析、抗冲切计算及构造措施。可供同类工程参考。[关键词]结构方案选择荷载取值有限元分析开洞处理冲切计算构造措施StructuralDesignforabasementaboutbeamlessroofstructure[ABSTRACT]：Aundergroundunaidedgaragehaslimitedheightbecauseofsitecondition,desigensolvesthisproblembyassumptiningslab-columnshearwallstructure.EstablishingtheprojectmodelbythePMCADandSATWEmoduleofPKPMsoft,thenassaythebeamlessroofstructurebythefiniteelementanalysisnamedSLABCAD.Thedesignsolvedhereinafterproblemssuchasthechoiceofstructuralsystem、thefiniteelementanalysis、thetransactionaboutbigopening、thecalculationofpunchinganddetailsofdesign.Somedetaildesignarepresented.KEYwords:thechoiceofstructuralsystem;thechoiceofload;thefiniteelementanalysis;thetransactionaboutbigopening;thecalculationofpunching;detailsofdesign1工程简介武汉大华地下室为地下一层独立车库，总建筑面积为1479㎡。该地下室车库底板板面标高-4.700m，顶板板面标高-1.500m，顶板上有1.200m覆土，室外地面标高为-0.300m，剖面图见图1。在室外（地下室范围内）C轴与D轴间及A轴与B轴间区域为消防车道，其余区域均为植物种植区。在地下室顶板3轴与4轴，5轴与6轴，7轴与8轴，9轴与10轴间共有四个采光天窗，见图2。本工程建筑设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组，建筑抗震设防类别为丙类，结构设计使用年限为50年，建筑安全等级为二级，框架抗震等级为四级，场地类别为Ⅱ类。主体结构为板柱抗震墙体系，基础采用平板式筏板基础（带反柱帽）。所有构件混凝土强度等级均为C30防水混凝土（后浇带为C35防水混凝土），抗渗等级底板和侧墙为S8，顶板为S6。钢材采用HPB235（fy=210N/mm2）,HRB335(fy=300N/mm2),HRB400(fy=360N/mm2)三种。主要活荷载标准值[1]为：地下室顶板14.3KN/㎡，其余5KN/㎡，地下室底板2.5KN/㎡。图1地下室剖面图图2顶板开洞示意图2结构方案选择因场地原因限制了坡道的长度，从而限定了地下室底板的标高，同时因开发商对功能的要求及其它相关专业的需求顶板标高也被限制了。因此，顶板构件的高度成为结构选型的控制因素。设计对以下三种结构方案进行了比较：密肋梁楼盖、井字梁楼盖、无梁楼盖，见表1。表1闪结构方远案么截面尺搏寸炸（魂m公m悔）削主框架理梁林次梁（都密肋梁居）胡板厚龄密肋梁冷楼盖悔800鞭400村100题井字梁局楼盖倚120忆0央550授100团无梁楼蹲盖锹400从表1可以看出满足建筑空间高度要求的最佳方案为无梁楼盖结构。板柱结构在水平荷载作用下的受力特性与框架类似，以柱上板带代替框架梁，但板对柱的约束弱，不能做到强节点和强柱弱梁。地震作用产生的不平衡弯矩由板柱节点传递，在柱边产生较大的附加剪应力，有可能发生冲切破坏。因此单独的板柱体系不能用于抗震设计的建筑。板柱-抗震墙结构的受力特性与框架-剪力墙相似，剪力墙承担结构大部分水平荷载，控制结构的水平侧移，同时加强板柱节点的抗冲切构造措施，能保证结构的延性和抗震性能[2]。因此采用板柱-抗震墙结构是合适的结构体系。3消防车道荷载取值植地下室各顶板为工双向板投，按《独建筑结抵构荷载序规范》烦规定消石防车道姻荷载取意值应口为剪20K浙N/m艳2饭,井同时顶鬼板上覆抱土喉1.睁2断米，这免样大的斑荷载将阀会使顶扮板做的张很厚同给时板配瓦筋量很斯大。根劫据《荷迈载规范等》旧第津4.1底.央1辞条猫注钻1吨说明愁：跨“洗当荷载宫较大或声情况特修殊时，净应按实买际情况布采用匹。使”画为，可利蜡用地下拐室顶板起上较厚叹覆土对头消防车旱轮压的馒扩散作前用对活测荷载进鞋行适当禾折减毒[3]杠。讽根据《明荷载规冶范》仁第溉4.1战.滴1穷条文说母明，消妙防车全歪车总姨重嗽300求K越N昆，最大扫轮绘压幕P=6嘱0K犯N绳，轮胎际着地尺啄寸磨为这0.6念mx0虚.2展m呆。消防销车道板析跨舅为港5.0智mx8想.0芳m闲，考虑拴两辆车衣并排通页过（见你图葬3辆）。消应防车道句荷载扩剖散后经什折减的告活荷载曲计算公妇式旱[1]属如下：岸b浪x险=(1冒.8x瞎2+0奏.7+胖0.2粮)+2刺s+h锯b拐y壮=(血1.4己+0.净6)+埋2s+母h滴q=8拴x60模/(绵b往x芒xb信y盟)英墙都乐鄙(3伏-1)佣其注中锡s震为覆土因厚度维，芝h闪为顶板障厚度。愈由玻（骄3-耽1址）计算锡得折减兆后消防场荷载为叔13.幻700逮KN/捕m撒2孟。印图阔3辣浆两台消统防车荷组载作用倾布置图吊4刘歌有限元粘分析计裂算只首先通竿过超PKP西M扣的姑SAT薄W殖E谦建立整黑体三维画模型。递需要注谁意的是叮，在柱射上板带爬应布置诚截面尺腹寸孙为庆100烛x10偶0浪的矩形胡截面虚清梁。这估里布置竞虚梁的愉目的有弦二：其棕一是为或了许SAT笼W俭E垃软件在横接授力己PMC尺A看D趋的前处三理过程呜中能够扎自动读殊取楼板戴的外边意界信息到；其二爆是为了锤辅助弹鞭性楼板糠单元的弹划分。慰同时要加定义楼沿板为弹挤性楼板荒。暴然后运存用斧复杂楼挂板有限驴元计算春模她块泊SLA牙BCA侧D牵进行无嗽梁楼盖技的有限旱元分析脏计算。蜘此时必内须注意衰的是：任由于有培限元的造计算原列理所致走，对于碎楼板的衰有限元赛划分长济度不一瑞样可能打会对计曾算精度助产生一拨定的影附响，对监此工程行取证100翅0m肯m洒较合适物。顶板划开洞对呈柱上板脊带和跨啄中板带传的配筋相有很大巡的影响烟，应按班实际情钉况输入秧。宇根据计棋算结果窜与构造全要求设厚计无梁洗楼盖。忧5舒近楼板开皮大洞的移处理武从三个煎方面解形决顶板荡开洞问脑题俗[2]适。色（饥1趣）亚暮开洞位康置的选钉取。洞暑口最好翻不开在壳柱上板业带相交闭或者柱申上板与炭跨中板阳带带相翁交的区包域，这烟样会降烫低柱边蜓板的抗零冲切能禁力，应爸在跨中肿板带相锻交的地请方设置袖洞口。纳（加2骗）买犹按工程释实际在职模型里尘反映洞鲜口的影则响。对造于宽度堤大于四布分之一坏跨中板睡带长度滨的洞口罩要肝在瞧SLA培BCA冶D挎前处理喊模块按渗实际情裹况输入允。通过立输入洞址口和不苏输入洞姥口两种拔模型计沸算的结铺果比较舰，发现座洞口的义存在使击内力向洒跨中板燃带积聚薪，依然附在一定甲程度上同削弱了车柱边板竖的抗冲笼切能力巩。因此定要适当芬加强洞婆口柱上惹板带支洁座处配锤筋。晚（村3假）棍书洞边设环置补强门钢筋。亭洞边加壳筋应与拒被切断省钢筋面季积相等昨。崇6擦倒抗冲切践计算授抗冲切煤计算是象无梁楼确盖最重库要的内送容。为禾加强板息柱节点后的抗冲蛛切承载水力，一陡般可以承采取以贞下措施仰[2]浙：擦（及1慈）蓝肤将板柱烫节点附心近板的奖厚度局现部加厚锄或加柱协帽。剥（茅2锹）稠薪可采用据穿过柱孩截面布绘置板内慌的暗梁古，暗梁厕由抗剪志箍筋与酸纵筋组微成。浴（战3际）鞭换可采用说互相垂脾直并通计过柱子卵截面的冈型钢焊钢接而成始的型钢眠剪力架凶。佳此工程踏采用加引柱帽的凡方式加强强板柱燃节点的锦抗冲切吨能力。铲在局部扶荷载或壮集中反芹力作用政下不配柄置箍筋渠或弯起育钢筋的足板，其嘉受冲切凤承载力恨应符合前下列规闲定惹[4]警：罪F分l殊≤牙0.教7奸β蛙h婚f冶t念η畅u职m墙h垒0障/刮γ塔RE虏兼佳击貌(竟6-1禁)云公尿式值(拐6-1左)勒中的系忽数寄η照，应按强下列两执个公式帽计算，扇并取其截中较小御值精η旅1躬=0.者4+1讯.2取/湾β秧s拔η济2茧=0.月5黄+谷α或s狂h鹊0抚/4u叨m爽(顺6-2微)式中拖F移l拐--潮局部荷丝载设计甲值或集司中反力麻设计值吨；对板慈柱结构毯的节点警，取柱仓所承受测的轴向将压力设斤计值的犬层间差砍值减去窃冲切破墨坏锥体杨范围内秩板所承辰受的荷夸载设计召值基。初当有不疾平衡弯恩矩时，虚应按填《竖混凝土花结构设纪计规范慧》附猛录昏G悟规定确机定何。波

聋β起h冠-肚-域截面高莫度影响颗系数：胡当投h堤≤摆800饥m剧m章时，役取挣β患h爹=1.邮0丧；帝当织h牌≥政200目0m娱m翁时，南取劈β伴h遇=0.坦9旅,脑其间按劈线性内置插法取堆用强。粗

f歉t衰-件-内混凝土疮轴心抗评拉强度屋设计值滚。湿u育m辅-海-南临界截挥面的周粱长：距币离局部谈荷载或荐集中反芹力作用对面积周录边哀h盈0透/利2沟处板垂屿直截面涛的最不捐利周长赶。袜

h同0岭-号-梅截面有时效高度耗，取两兰个配筋希方向的冤截面有异效高度句的平均吐值丸。格

疮η兄1背-评-级局部荷觉载或集扁中反力普作用面违积形状禽的影响狸系数遣。鸽

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惑η躺2液-魔-雕临界截泼面周长沙与板截旬面有效恨高度之模比的影收响系数邮。抚β瓣s尺-拦-园局部荷因载或集经中反力丧作用面京积为矩平形时的加长边与剂短边尺捏寸的比垦值业，终β洲s臭不宜大敌于挎4程；纽当你β领s帝<刺2灾时，拼取锹β摔s伐=晋2菜；当面散积为圆仗形时，臭取位β液s指=2助。筋

早α起s走-逆-雹板柱结标构中柱影类型的宵影响系极数：对乒中波柱走，垄取胳α诸s笼=40茶;耐对边柱踩，努取页α盏s腥=30航;筝对角债柱，扑取亏α脏s指=20洁。陕γ乓RE嫌-盛-限承载力稿抗震调厘整系数境，蚀取常0.8穷5施。棵当押受冲切居承载力拐不满足沸（泛6-深1乘）要求父时额且板厚技受到限侦制时，碧可配置俘箍筋或餐弯起钢述筋。此故时，受贩冲切截悄面应符谷合下列怀条件唇[4]娱：忌F抬l受≤夫1.0窝5f链t台η编u雹m晕h行0贩/霜γ锅RE露律饺磁冤戏幅漂(绳6-3诸)谈配置箍岗筋或弯绝起钢筋售的板，剑其受冲舰切承载锁力应符味合下列寸规定：溉段治（理1非）诚当配置熊箍筋时胶F赔l仰≤乞(立0.3连5f担t棵+0.墓1衰5终σ辛pc,绳m虹)借η纤u给m衬h吓0挑+0.堵8f避yv炉A侧svu沫(霜6-4为)楼（沃2屿）甩当配置室弯起钢垒筋时慎F考l肾≤晃(技0.3底5f辞t筒+0.齿1背5常σ叼pc,石m码)反η路u肢m留h竭0颤+0.派8f福y竟A靠sbu煤si题n膨α内(厨6-5夺)片式拣中污A谨svu穷-宵-领与炭呈亏45笔°钱冲切破诊坏锥体淋斜截面晋相交的肉全部箍颠筋截面棉面积庙；株A示sbu夫-收-蚀与窑呈衬45烂°石冲切破让坏锥体悬斜截面怕相交的分全部弯源起钢筋商截面面虹积际；领α萝-骂-或弯起钢卵筋与板妥底面的欠夹角。建7赔转主要构较造措施渠（皆1进）斩劈防止无施梁板脱栋落的措初施山[2]山[5皮]双兵。在地侨震作用榆下，无隙梁板与蹄柱的连落接是最笛薄弱的妹部位。乒在地震异反复作盏用下易怨出现板辰柱交接治处的裂所缝，严抗重时发泽展成为细通缝，究板失去挎支承而康脱落。假为防止损板完全袋脱落，梯沿两个骡主轴方黄向均应纤布置通犬过柱截野面的板钻底连续晒钢筋，闯且钢筋域的总截拘面面积散应符合讯下式要熔求：钥鸭退泼比谈拴A撇s府≥傻N姜G赢/f狡y叠(蓬7-1担)贝式席中仍A且s玉-蛾-挠通过柱魂截面的聚板底连询续钢筋仇的总截芽面面积所。避辟N贱G趣勉–金在该层腔楼面重嫁力荷载和代表值童作用下纱的柱轴锤向压力忆设计值纠。抛嗓f迷y戴-凉-理通过柱瓦截面的崖板底连靠续钢筋膏的抗拉贩强度设姻计值战。津扩沿（泰2芽）恶江配筋构摆造袄[2]秧[5固]往允。少抗震设搞计时，淡除按计毙算外，默柱上板拴带的跨倾中区格妻内的板磨面钢筋赠一般可拆将柱上鞠板带的含支座钢锐筋不少盏于惰1/茧3鸟拉通。附柱上板躲带的板赴底钢筋鹊宜在距琴柱面矛为屈2灶倍纵筋拌锚固长陵度以外砍搭接，防钢筋端摆部宜有缎垂直于额板面的璃弯钩。袭边角区压格内板商的边支拦座负筋痕，应满焰足在边京梁内的话抗扭锚旺固长度腊。锣（冒3箩）炎哗柱帽构眨造梢[2]阻。膀柱帽厚地度：助当采用压托板式匙柱帽时语，托板浙的长度塑和厚度毕应按保计算确误定，且啦每方向孝长度不普宜小于惩板跨度溪的伞1/驱6框，其厚致度不宜宽小飞于雅1/脱4浆无梁板跨的厚度掉，抗震扫设计时类，托板吵每方向呀长度尚获不宜小惯于同方边向柱截孕面宽度箱与竖4央倍板厚林度之和农，托板役处总厚幅度尚不鞭宜小歼于董1犬6积倍柱纵艳筋直径晒。荡设置托消板式柱脸帽时，方抗震设拼计时托话板底部父钢筋应四按计算银确定，攻并应满毛足抗震竟锚固要榨求。陷（扮4桑）端燃边梁构谋造。板行柱风-便剪力墙奉结构周哗边框架增梁配筋态应满足嘴抗扭计搭算要求装，截面永高度不溜应小味于失2.袜5峡倍板厚追，箍筋杂直径不夹小哄于脂6m必m婆，间距止不大父于意150灿m师m捕，且在聚离柱边厅两倍梁氧高范围谈内间距尖不应大餐于挥100丹mm饰[2]商。这（谷5疑）刷榜柱子构纪造。柱奔截面较预小边不览小他于剥350别m撒m挺，柱的掉剪跨比稍应大灶于复2买，柱截选面高宽暗比不宜蜜大桶于浓3凑。柱应性按双偏板压构件喇进行截较面设计吃，其内妇力应取俗地震作超用下一厦个方向签为植100班%愈和另一泰个方向添为干30诊%社的内力痕与其他持荷载作烛用下的注组合值阅[2]壁。贯8找