地下车库顶板采用无梁楼盖设计探讨

【摘要】近年来，随着城市基础设施项目建设的逐年增多，带动了地下车库工程施工数量的不断加大，而且很多地下车库的顶板都非常普遍地采用了无梁楼盖设计技术。本文以地下车库的具体工程项目为实例，分析阐述了无梁楼盖设计技术的计算方式，对改善地下车库顶板无梁楼盖设计方法，提高使用质量具有一定的参考价值。

【关键词】地下车库；顶板楼盖；无梁设计；分析研究

引言

地下车库工程项目顶板使用无梁楼盖设计技术，同传统的梁板施工结构相比，具有很大的优势，不仅使得地下车库的高度得到了有效的降低，挖出的土方数量得到了极大的削减，而且传力的路径更加简便快速，设计一些管道设施也非常便捷，同时能够有效地提升施工进度，并确保地下车库实现良好的通风效果。不过这种无梁楼盖设计方法不具备良好的结构延展性，特别是柱顶的地方容易遇到冲切力，经常会受到损坏，所以不太适合使用到地上建筑物中，而在地下结构工程中应用的比较普遍。笔者结合工程实例，试就地下车库顶板采用无梁楼盖设计谈些粗浅的认识。

1 某地下车库工程的具体概况

南方某城市建设两层结构的地下车库，地库顶板为城市道路，地下一层为商业用房、地下二层为战时人防，平时为地下停车库。为控制基础埋深小于10米及满足地下一层商业的使用净高为3.2米，对层高要求严格控制，地下一层为4.3米，地下二层为3.6米。地库顶板采用400mm厚无梁楼盖，顶板覆土1.2米，地下一层楼板为300mm厚人防顶板。地下梁、板、墙混凝土为C35，钢材采用HRB400。最不利板带为8.4米X8.4米。无梁楼盖的柱帽为托板柱帽，型式如图： ，

B1=4.2米、H1=4.2米、B2=1.8米、H2=1.8米、h1=150mm、h2=450，暗梁根据GB50011-2010第6.6.4.1的要求为1800mmx板厚。

2 地下车库顶板使用无梁楼盖的设计方法分析

计算无梁楼盖的方法通常有弯矩经验系数法、等代框架法、有限元法。

现在使用比较广泛的是有限元法，采用有限元分析方法能够准确、全面地分析出无梁楼盖的内力情况，为地库设计提供相关的可靠依据。这种设计方法的原理一般是先对楼板进行若干细小单元划分，从而设置相应的剖面，使用一元方程的模式分析，然后通过有限元法积分进行计算，得到这些相应剖面的实际受力情况，根据板带所受的不同应力进行相应的配筋设计。

随着科技的发展，目前采用计算机设计的能力增强，无梁楼盖的设计软件通常有pkpm的SLABCAD模块及YJK。目前YJK在设计无梁楼盖方面的技术比较完善，本文就YJK模块谈谈无梁楼盖的设计。

无梁楼盖设计在YJK现有的建模、上部计算、楼板施工图三个模块中就可完成。

2.1 建模

2.1.1 布置梁

无梁楼盖的梁的输入型式有：构造暗梁、虚梁、等代框架梁。其中构造暗梁取值按照GB50011-2010第6.6.4.1的要求梁宽为柱宽及柱两侧各部大于1.5倍板厚，本项目就是按照构造暗梁建模计算，暗梁宽度取值为600（ 柱宽）+2x1.5x400（板厚）=1800mm，梁高取板的厚度400mm。暗梁的配筋按照计算结果及GB50011-2010第6.6.4.1的构造要求配置。

2.1.2布置柱帽

柱帽的型式有三种：柱帽、柱帽托板、托板。无梁板可根据承载力和变形要求采用无柱帽（柱托）板或有柱帽（柱托）板形式。柱托板的长度和厚度应按计算确定，且每方向长度不宜小于板跨度的1/6，其厚度不宜小于板厚度的1/4。7度时宜采用有柱托板，8度时应采用有柱托板，此时托板每方向长度尚不宜小于同方向柱截面宽度和4倍板厚之和。托板总厚度尚不应小于柱纵向钢筋直径的16倍。本项目采用的柱帽型式见前述1 某地下车库工程的具体概况。

2.1.3软件自动将柱帽处的梁设置成加腋

梁建模退出时，软件自动将和柱帽相连的梁设置成加腋梁，为的是考虑柱帽的因素按照加腋梁计算和配筋。加腋的长度尺寸取柱帽或柱帽加托板的长方向和梁交界处，加腋的高度取柱帽+托板+板厚-梁高。可在建模中看到自动形成的加腋梁，如果柱帽被删除，加腋梁在退出建模时，会自动删除梁加腋。注意程序对虚梁不会作加腋设置。

2.2 上部结果计算

2.2.1 对无梁楼盖设置弹性板3或弹性板6

对无梁楼盖板应设置成弹性板3或者弹性板6，并应将计算参数中弹性板的单元尺寸设置为1米，并勾选参数“梁与弹性板变形协调”（此项必须勾选，这样梁的中间节点和板的中间节点是联系在一起工作的。否则，板只在梁端节点和梁连接，不能发挥出板和梁共同工作的能力）。对无梁楼盖板按照弹性板3或者弹性板6计算，这种计算模式将使楼板和梁变形协调，共同承担荷载。弹性板3不考虑板的面内变形，仅能考虑面外刚度；弹性板6是壳元模型，即可考虑板的面内、又可考虑板的面外变形。本项目设置为弹性板6，注意不能选择弹性膜模型，因为弹性膜仅有面内刚度，没有面外刚度。

2.2.2计算参数的弹性板计算方式应选择有限元方式

对无梁楼盖应按有限元方式计算楼板，软件考虑了柱帽影响，即在柱帽处的单元按照柱帽+楼板厚度计算内力和配筋。

2.2.3柱对板的冲切计算

柱的冲切计算考虑了上部结构计算中所有的荷载组合，有柱帽时冲切计算包括柱对柱帽、柱帽对板的冲切计算；无柱帽时冲切计算就是柱对板的冲切计算。本项目的按照前述1 某地下车库工程的具体概况中的柱帽尺寸柱根、柱帽、托板处的冲切结果均小于1，满足要求，柱帽的配筋均按照构造配置。

2.3 无梁楼盖的楼板配筋设计

2.3.1 定义板带

首先必须定义板带。框选需要定义板带的区域，程序根据用户在计算参数中选择取值的方法自动生成柱上板带、跨中板带信息（柱上板带的宽度有三种取值方法：一是按照板带间宽度的1/4，二是按照柱帽的宽度取值，三是对前两种方式的结果取大值。本项目是按照三对前两种方式的结果取大值进行设计）。

2.3.2按照有限元方式计算楼板

程序计算前，参数的设置非常重要。必须选择有限元算法和考虑梁弹性变形。否则计算不出无梁楼盖的受力状况。

当柱之间的梁不是虚梁输入而是暗梁输入时，由于梁高与板厚一致形成重叠，只有通过板的有限元计算方式才能忽略梁的刚度，计算结果更符合实际。

最后根据板带的计算结果绘制柱上板带、跨中板带、柱帽的配筋施工图

3 结束语

由于当前很多地下车库都采用了这种无梁楼盖的顶板模式，所以在施工图设计的时候一定要选择科学合理软件及合理的计算参数，并且依据地下车库的施工状况和可能出现的不可抗力影响，对整个项目的设计、施工做统筹考虑，以确保地下车库工程的质量和使用寿命。

参考文献：

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