地下室无梁楼盖结构设计探讨

近年来，无梁楼盖的结构在各类地下室，尤其是多层地下室的建设中的应用已经非常普遍。从综合效益的角度出发，对地下室运用的各种楼盖结构进行分析，可以得出无梁楼盖是多层地下室的首选。下文就从地下室无梁楼盖的特点出发，重点论述其结构形式和计算方法的选择。

1  地下室无梁楼盖的特点

无梁楼盖为双向受力板柱结构，无梁楼板为四点支承双向板。研究表明，无梁楼板开裂前处于弹性工作状态，随着荷载的增加，裂缝首先出现在柱帽顶部，随后不断发展，出现在跨中中部的1/3跨度处，再后来成批地出现板底裂缝，直至柱帽顶部、柱列轴线的板顶和跨中的板底出现很大的裂缝，此时，钢筋受拉屈服，混凝土达到极限压应变，楼板也出现严重破坏的状态。

将无梁楼盖运用于地下室，可有效降低地下室层高，从而减少地下室总埋深。从使用效果来看，可增加地下室的有效使用面积，节约通风设备和长期供电的投入。就结构成本而言，可降低基坑支护费用，减少基坑土方开挖量，节约地下室竖向构件的材料用量。

由于无梁楼盖有上述几个特点，因此无梁楼盖被越来越多地运用于地下室中。另外，因为无梁楼盖具有明显不同于有梁楼盖的特点，因此应高度重视其结构的设计。

2  无梁楼盖结构形式的选择

传统的无梁楼盖为等厚度无梁楼盖，随着技术的进步，出现了柱上板带厚于其他部位的不等厚无梁楼盖。无梁楼盖按是否设置柱帽，可以分为不设柱帽、设锥形柱帽和设方形柱帽三种形式。

根据刚度原理，柱上板带刚度大于其余部位有利于荷载的传递，因此，从受力合理性来看，不等厚无梁楼盖优于等厚度无梁楼盖。必须指出的是，不等厚无梁楼盖可能因构造的需要，其用钢量略大于等厚度无梁楼盖，但其受力合理、自重较轻，所以仍然建议优先选择不等厚无梁楼盖。

无梁楼盖是否设置柱帽，主要取决于柱上板带的厚度是否满足抗冲切的要求。如果厚度合适，且不需要配置或仅需配置少量抗冲切箍筋就能满足要求时，则不设柱帽；否则需要设柱帽。如果仅仅需要提高板抗冲切能力，则需要设置锥形柱帽。如果既要提高板抗冲切能力，又要改善柱上板带受力状态，则需要设置方形柱帽。

3  无梁楼盖计算方法的确定

常用的无梁楼盖的计算方法有：①经验系数法。计算两个方向的截面总弯矩，再将截面总弯矩按一定的经验系数分配给同一方向的柱上板带和跨中板带。②等代框架法。将结构分别沿纵、横柱列两个方向划分，并将其视为纵向等代框架和横向等代框架，然后对其分别进行计算和分析。③有限元法。将结构划分为众多细小单元，然后采用一定的本构关系和边界条件模拟受力过程，最后计算结构的内力。

下面将分别采用上述三种方法对典型工况（普通车库、1.5 m厚覆土顶板、核6级人防顶板）下8.4 m×8.4 m标准柱网的无梁楼盖进行计算分析，并与典型单元每延米的计算弯矩（1.5 m厚覆土顶板与核6级人防顶板承受的作用基本相当，所以仅以1.5 m厚覆土顶板为例）进行对比分析。

对于普通车库，经验系数法总弯矩（245.5 kN）小于有限元法总弯矩（295 kN），结构较不安全；等代框架法总弯矩（290.7 kN）与有限元法总弯矩（295 kN）相当，且柱上板带跨中弯矩（57.4 kN）、跨中板带跨中弯矩（46.9 kN）与有限元法总弯矩（59 kN；47.5 kN）相当，但柱上板带支座弯矩（139.8 kN）小于有限元法总弯矩（150 kN），跨中板带支座弯矩（46.6 kN）大于有限元法总弯矩（38.5 kN），结构较不安全，在结构设计时应对其进行适当修正，修正系数约为1.1.

对于1.5 m厚覆土顶板，经验系数法总弯矩（839.5 kN）与有限元法总弯矩（841 kN）相当，但分配到各部位的弯矩（柱上板带：跨中弯矩为151.1 kN，支座弯矩为419.8 kN；跨中板带：跨中弯矩为125.9 kN，支座弯矩为142.7 kN）与有限元法总弯矩（柱上板带：跨中弯矩为209 kN，支座弯矩为330 kN；跨中板带：跨中弯矩为167 kN，支座弯矩为135 kN）并无明显对应关系；等代框架法柱上板带跨中弯矩（198.1 kN）、跨中板带跨中弯矩（162.1 kN）与有限元法总弯矩（209 kN；167 kN）相当，柱上板带支座弯矩（477.1 kN）、跨中板带支座弯矩（159 kN）大于有限元法总弯矩（330 kN；135 kN），结构比较安全。在结构设计时可从经济角度出发，对柱上板带支座弯矩、跨中板带支座弯矩进行适当折减，折减系数为0.8～0.9.

4  工程实例

广州市嘉裕商旅大厦设置了四层地下室，地下室建筑面积约为44000 m²。地下一层为普通车库，层高4.8 m；地下二、三层也为普通车库，层高3.3 m；地下四层为人防区域，层高3.8 m。地下一、二、三层顶板均采用无梁楼盖。

广州市珠江花园设置了一层地下室，地下室建筑面积约为81000 m²，层高3.75 m，地下室顶板采用无梁楼盖。

上述两个项目均已建成并投入使用，其中，无梁楼盖在其中取得了良好的经济效果。

5  结论

通过上面的论述，我们可以得出以下结论：①地下室无梁楼盖宜优先选择不等厚型无梁楼盖；②对于普通车库、1.5 m厚覆土顶板和核6级人防顶板，无梁楼盖不宜采用经验系数法计算；③对于普通车库，无梁楼盖可采用等代框架法计算，但其柱上板带支座的弯矩宜乘以修正系数1.1，跨中板带支座的弯矩可除以修正系数1.1；④对于1.5 m厚覆土顶板、核6级人防顶板，无梁楼盖可采用等代框架法计算，其柱上板带支座弯矩、跨中板带支座弯矩可乘以折减系数0.8～0.9；⑤上文用于对比分析的数据仅为计算值，在实际工程中则需要考虑更多因素；⑥文中所给出的地下室无梁楼盖结构设计的建议仅是根据有限的数据所得出来的，有待大量实际工程的检验。

参考文献

［1］印江涛，张元坤.多层地下室楼盖结构形式经济技术综合分析［J］.广东土木与建筑，2009（02）.

〔编辑：王霞〕