地下室底板無梁樓蓋的結構設計

1、第1頁共4頁1地下室底板無梁樓蓋的設計地下室在民用建筑中應用越來越廣泛（特別是高層建筑），一般用作地下商場、停車場以及人防設施。在多雨的廣東地區(qū)，地下室底板經常承受水浮力作用，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構體系，樓面荷載直接由板傳給柱及柱下基礎。無梁樓蓋的特點是板厚比較厚，樓蓋比較重，有利于提高結構的抗浮能力，在施工方面，采用無梁樓蓋結構形式有省磚模、樓面鋼筋綁扎方便， 設備安裝方便等優(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用越來越 廣泛了，本文主要針對地下室底板無梁樓蓋的設計，結合結構設計軟件08版PKPM

2、-SLABCAD,談談自己的一些設計心得。一.由抗?jié)B等級、設防水位、地下室側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計抗?jié)B等級，根據地下工程防水技術規(guī)程第4.1.4條表 4.1.44.1.4 防水混凝土設計抗?jié)B等級工程埋置深度H（m）設計抗?jié)B等級-H10P610V H20P820V H 30P122.由地下室的設防水位確定水頭高度H1, H1=設防水位標高-底板板底標高表 1 1 水頭板厚比 H1/tH1/t 與抗?jié)B等級的關系水頭板厚比H1/t抗?jié)B等級（Mpa）352.03.側壁與底板（基礎）連接，底板（基礎）視為側壁的固定支承時，底板（基礎）的厚度必須大于池壁，可根據地基

3、的土質情況取1.21.5倍側壁厚度，并將底板 （基礎）外挑；當側壁與底板板厚一樣時， 底板可視為側壁的彈性支座， 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，故相應部份的底板板厚需為側壁厚度的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，室外地面標高-0.100m，地下室底板板面標高-3.300m，設防水位為-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件，通過構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倍側壁壁厚，由于該工程地基土質較好，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 的取值如下：.計算向下力控制的工況時:.當活載起控制作用時:恒載（主體結構、裝飾面層等自重）G1: 1.2

5、0;活載Q1: 1.40。.當恒載起控制作用時：恒載（主體結構、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（當地下水水位變化劇烈時）：浮托力：1.40;對抗浮有利的主體結構自重：1.0;對抗浮有利的非主體結構自重（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（當地下水水位變化不大時）：浮托力：1.35;對抗浮有利的主體結構自重：1.0;對抗浮有利的非主體結構自重（如裝飾面層）和活荷載：0;對抗浮不利的活荷載1.40。由于現有結構計算程序不能針對個別樓層的不同荷載設置不同的荷載分項系數，所以向上向下要分開兩次計算

6、，程序統(tǒng)一按上部結構計算的要求設置分項系數，底板層的荷載分別按照等效原則輸入等效荷載，取兩次計算結構的較大值配筋。接上述工程實例，以08版PKPM的SLABCAD為例：底板厚度t=350mm,水頭標高H1=3.3m,車庫柱網尺寸不小于6mx6m計算向下力控制的工況：恒載G1 =結構板自重+裝飾面層等自重=0.35*25+1.5 = 10.25kN/m活載Q1= 2.5 kN/m2當活載起控制作用時當恒載起控制作用時-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，恒載分項系數為1.35,活載分項系數為1.0由于08版PKPM SLABCAD已考慮結構樓板自重，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默認恒載分項系數為1.35,模型荷載以負值輸入計算結果有時不合理，故

8、習慣上將向上的荷載（負值）按向下的荷載（正值）輸入，計算結果，板面與板底對調。由于08版PKPM SLABCAD已考慮結構樓板自重，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構梁外，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，虛梁的布置應盡量使所形成的板塊 形狀規(guī)則（幾何邊數不宜超過5邊） ，同一節(jié)點不宜太多根梁拉結。2. SLABCAD前處理包括補充建模信息，輸入荷載、約束、位移信息，布置預應力筋，單元劃分及生成數據.。.“參數輸入”中的單元劃分控制長度Dmax的取值與計算精度密切相關，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、， 但相應的計算量會增加。同時若Dmax取值過小，會因應力集中而導致樓板支點處的負彎矩過大、 失真。Dmax應根據工程規(guī)模、柱網間距、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，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；對于有剪力墻的結構，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需簡化成矩形基礎，基礎形狀不同，其簡化方法也不同，若基礎為正多邊形， 可簡化成正方形，一般用其內切圓的面積開方得正方形 邊長；若基礎切割掉一小部份能成為矩形基礎，則取切割后規(guī)則的基礎為柱帽輸入模型。.“生成數據”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，以利于預應力等效荷載的導算；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，實際配筋需根據配筋計算結果按模型“布筋方向” 與實際配筋方向的角度進行換算。3. SLABCAD有限元分析計算SLABCAD計算參數輸入中，一般有地下水的樓板，板底的保護層厚度為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，故板頂的板厚為50mm,板底為20mm.4.計算結果分析.通過“繪等值線”來初步判斷計算結果的合理性：顯示板面支座配配筋時，等值線應在柱間板帶處比較集中； 顯示板底筋時，等值線應在跨中集中；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相近；同跨度和受荷情

13、況下，邊跨配筋應比內跨配筋要大；同跨度和邊界條件下，荷載大的配筋應比荷載小的配筋要大.通過“標注極值”查看每個房間內板的撓度或內力的最大、最小值，了解最大擾 度是否超限，鋼筋是否配得下。.通過“標注點值”查看每個房間內的各個節(jié)點的撓度、內力值、配筋，進一步判第1頁共4頁4斷計算結果的合理性， 是否存在應力集中， 板厚是否經濟合理（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造配筋值，小部份超出構造配筋為合理）四.地下室底板的構造要求1、 地下室底板當要滿足防水、抗?jié)B要求時，應設計成防水混凝土。防水混凝土通過調整配合比，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