无梁楼盖在地下室底板中的应用

无梁楼盖在地下室底板中的应用

提要: 一柱一桩的高层建筑地下室底板大多都采用梁板式, 但这种形式的底板给施工带来许多不便。如果改成无梁楼盖形式的底板则既可方便施工,缩短工期， 又可降低造价。本文就一个工程设计实例介绍无梁楼盖式地下室底板的设计思路和设计方法。

关键词: 地下室底板；无梁楼盖；设计

Abstract: a column a pile of the high-rise building basement floor mostly using beam plate, but this form of floor construction to bring a lot of inconvenience. If change the slab-column system form of floor, can be convenient for construction and shorten time limit for a project, but also reduce cost. This paper introduced an engineering design example the slab-column system type basement floor design train of thought and design method.

Keywords: the basement floor; The slab-column system; design 一、问题的提出

目前,国内的高层建筑的基础按其持力层的深度可分为浅基础和桩基两大类。浅基础主要有箱型基础、筏片基础和十字梁基础, 这种基础在地基土较好的情况下被广泛采用。桩基是在持力层较深的情况下经常使用的一种基础形式。桩基按其布置形式来分,又可分为柱下单桩式、多桩(群桩) 承台式和满堂式三种。根据桩的布置形式不同, 地下室的设计也应采取不同的结构形式。通常在一柱一桩的情况下设置地下室时, 其底板多采取梁板式底板, 其梁一方面可以满足规范中一桩一柱情况下设置双向拉梁的要求, 另一方面又可做板的承重梁，但是, 梁板式地下室底板在防水施工时存在许多梁侧立面防水施工不易操作和施工质量难以保证的问题,而且施工工序多、工期长, 必须先施工梁底垫层,再砌梁侧砖模, 然后再施工板底垫层, 材料耗量大。如果采用无梁楼盖形式的底板, 上述问题则迎刃而解了。

二、工程概况

该工程位于惠阳市淡水镇石坑仔系一地上二十三层地下一层的商住楼,占地面积5000平方米，建筑面积近25000平方米,三层以下是裙楼, 为办公和商业用房, 四层以上分为四座塔式住宅。基础为一柱一桩, 桩型为大孔径人工挖孔灌注桩, 桩径从1.4 米～2.8米, 桩长约为18～24米, 持力层为微风化砂砾岩。基本柱网为6.3m×7.0m, 地下室原设计底板为梁板式, 梁截面均为300X700，间距1.3～2.5 米, 板厚为2OOmm,混凝土强度等级C20。地质条件如下:1、素填土: 层厚1.2～8.2 米。2、耕植土: 层厚0～1.30米。3、冲积层: 自上而下, 亚粘土、轻亚粘土的层厚1.85～2.68米,细砂、中砂及粗砂层厚0.60～2.0米,卵砾石土层厚1.0～1.80米. 腐植土或淤泥质土层厚0.40～2.15 米。4、残积层: 为亚粘土和轻亚粘土, 层厚0.50～3.40米;5、第三系丹妓群基岩: 由砂岩和砾岩构成, 分强、中

等和微风化三个带。厚度依次为0.90～2.1米、2.00～8.00米、揭露厚度1.30～2.48米。地下水在自然地表下1.16～2.25米。自然地面相当于建筑物室内地面-1.0米。本工程设计防水层为PVC聚焦脂防水,系流质现场涂膜防水材料。其防水性能较好,但立面施工困难, 特别是板底与梁侧的阳角处很难保证施工质量和设计要求。如果雨季来临前不能完成底板施工, 还可能会造成基坑积水、护壁坍塌、拖延工期等损失。

三、地下室底板采用无梁楼盖结构形式的应用分析

1 、取消桩间拉梁对结构的影响

桩间拉梁的作用不外乎如下, 首先是对桩提供有效的侧向支撑, 保证桩在工作期间不会失稳, 改善结构的整体性能; 其次是抵抗由于施工等原因引起桩柱偏心而产生的附加弯矩和上部结构传来的部分弯矩; 三是兼作底板的承重梁。实际上, 根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(JGJ3一91)》最新规范第66条的规定, 箱型基础的底板厚度不小于3O0mm时,可不再设拉梁, 但在墩〔即本文的桩)顶柱轴线板内增配不少于4 根直径为Φ18的双间通长拉筋, 各拉筋伸入墩身的长度不宜小于lm 。 改成无梁楼盖式的底板后, 其板厚势必增大, 也可配置通长拉筋、对桩提供有效的支撑, 虽然它不是箱型基础, 但底板对桩基提供的支撑作用是相同的。取消拉梁后, 板抵抗弯矩的作用确有减弱的问题,但从该工程的实际情况来看, 首先, 桩的施工偏心完全在规范和设计的要求之内, 再则, 由于有地下室的存在, 地下室周围土体的侧限作用减弱了上部侧向荷载在桩顶部位产生的弯矩, 上部柱子传下来的弯矩经地下室顶板处的梁柱之间进行分配之后, 传至底板处的弯矩也比较小了。 即使设置拉梁, 因为拉梁的线刚度与大孔径桩的线刚度相比总是小得多, 那么分配到拉梁上的弯矩也是很小的、因此, 不另设拉梁是完全可以的。

2、取消拉梁对底板的影响

底板的受力有板自重、板面活载、板底土体对底板作用力和地下水的浮力。其中板底土体对底板的作用力是由于桩底岩体和桩身受力的累积变形在桩顶部位产生沉降引起板底产生弹性地基反力, 其大小可根据弹性地基梁理论计算。但是, 无论如何它对底板的影响与有无拉梁无关。只要底板有足够的强度和刚度, 取消拉梁是完全可行的。地下水的浮力亦然。

四、无梁楼盖式地下室底板的设计计算

1 、受力特点分析

地下室底板受的力既有向下作用的力又有向上作用的力, 向下的力有底板自重和使用荷载，向上的力有地下水的浮力和板底土体对底板的反作用力。自重、活载、浮力均可按有关规范计算, 板底土体反力计算却是一件十分复杂的工作。理论上讲, 可根据弹性地基梁(板) 理论计算, 然而由于桩位处的弹性支座的弹性模量与其它部位的不一致, 从而增加了计算的难度。实际上, 桩顶沉降毕竟是

很小的(本例工程实测到自开始建设到建成后两年期间的累积沉降为1.5～2 .0c m 之间) , 而板底土体的压缩性是很大的, 而且建设期间荷载是逐步加上去的, 底板混凝土会产生徐变, 加上土体的固结、蠕动等作用的影响, 因此, 板底土体的反作用力是很小的。而且我们还可以通过预先将板底很硬的土体翻松的办法使板底土体产生的反力限制在很小的范围内、以简化设计计算。

2 、无梁楼盖的冲切计算

在局部荷载或集中反力作用下不配置箍筋或弯起钢筋的板，其受冲切承载力应满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.5.1的要求； 配置箍筋或弯起钢筋的板， 应满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 第6.5.3 的要求。

当无梁楼盖的跨度大于6m，或其相邻跨度不相等时，按等效静荷载和静荷载共同作用下求得的冲切荷载，应乘以系数1.1 作为冲切荷载设计值。当无梁楼盖的相邻跨度不等，且长短跨之比超过4：3，或柱两侧节点不平衡弯矩与冲切荷载设计值之比超过0.05（c+h0）（c为柱边或柱帽边长）时，应设箍筋。

五、运用PKPM 软件进行无梁楼盖的设计

1无梁楼盖的整体三维计算无梁楼盖结构的整体计算可通过PKPM 软件中的SATWE 软件进行。由于SATWE 软件具有考虑楼板弹性变形的功能，可以采用弹性楼板单元较为真实的模拟楼板的刚度和计算变形。在建模时应进行一定的处理：在PMCAD 人机交互式输入时，在软件中需输入框架梁的位置上布置截面尺寸为100*100 的矩形截面虚梁。（但在边界处及开洞处最好是布置实梁）。这里布置虚梁的目的有二： 其一是为了SATWE 软件在接力PMCAD 的前处理过程中能够自动读取楼板的外边界信息；其二是为了辅助弹性楼板单元的划分。当然，虚梁是不参与结构的整体分析的，实际上SATWE 的前处理程序会自动将所有的虚梁过滤掉。此外， 为了正确分析该结构，在SATWE 程序中还应将无梁楼盖的楼板定义为弹性楼板。模型建立后就可使用SATWE 软件对无梁楼盖结构进行三维整体分析计算了。必须注意的是，由于在此定义了弹性楼板，我们必须选择“算法二”即总刚算法进行计算。

2 楼盖的设计计算

无梁楼盖的整体分析计算完成后，我们可以利用SATWE 软件中的“复杂楼板有限元计算”SLABCAD 模块进行楼盖的分析计算。首先点取”生成楼板有限元分析数据”菜单来生成有关的计算数据，并将相应的计算条件及计算参数进行定义。如果是预应力楼板的话还应选取预应力参数。当然，此时必须注意的是：由于有限元的计算原理所致，对于楼板的有限元划分长度不一样可能会对计算结果产生一定的影响。同时我们还可补充输入无梁楼盖的其它数据，如楼板的洞口及柱帽等特殊构件。并可对楼板不同部位的板厚进修改：同时，我们还可以在楼板上添加任意的荷载，包括在PMCAD 建模时无法输入的板上的任意线荷载及点荷载。此外，我们还可以输入支座沉降及约束等补充数据。SLABCAD 的补充数据输入完毕后我们就可以通过“有限元分析和计算”菜单对无梁楼盖进行设计

计算了。对无梁楼盖的计算内容主要包括楼板的内力、位移、配筋计算及板的冲切验算等。计算完毕后再通过“分析结果图形显示”菜单查询其计算结果。

六、结语

上述论证可以看出. 无梁楼盖式地下室底板. 不但能够方便施工, 而且可以降低造价, 推广使用有一定的价值。

参考文献

1、贾树华. 浅谈地下室底板无梁楼盖设计[J].广东建材,2012年第02期.

2、段成刚. 无梁楼盖的工程设计及问题探讨[J].西北建筑与建材,2003年第02期.

3、钟春玲,邹超英,尹新生. 预应力混凝土无梁楼盖配筋形式新探讨[J].工业建筑,2003年第07期.