论端柱帽对双向密肋楼盖的影响

摘要：地下车库的结构选型有多种，近年来对双向密肋楼盖的使用越来越多，但有些设计人员对柱帽的实际作用还不是很了解。现用STRAT计算软件进行双向密肋空心楼盖在竖向荷载作用下的受力分析，研究端柱帽对主梁内力的影响。结果表明，端柱设置柱帽可减小主肋梁的计算跨度，从而减小弯矩和挠度，起到降低梁高、减少配筋的作用。应根据具体情况，合理设置端柱帽，以实现结构设计的合理性、安全性和经济性。

关键词：车库密肋楼盖柱帽

中图分类号：U468文献标识码： A

前言

在近些年地下车库的设计工作中，车库顶板的选型由普通的井字梁形式、无梁楼盖形式演变成现在的双向密肋空心楼盖形式（也就是大家俗称的膜壳结构）。双向密肋空心楼盖结构大量应用于地下车库，得益于该结构体系在经济性方面具有一定的优势。现在大量的文献、文章均对双向密肋空心楼盖结构与其他楼盖结构进行过经济性对比。它具有在保证使用净高要求的前提下，能有效增加房屋净高的优点。但由于对此结构形式的认识不到位，导致个别设计人员对双向密肋楼盖存在一定的误区和错误认识。如一些设计中，在边跨都未设置端柱帽，认为边跨支座为剪力墙，梁对剪力墙无冲切破坏。结果导致结构在投入使用后，出现边跨梁底裂缝、第一跨柱帽附近裂缝等问题。现用实际工程对是否需要设置端柱帽进行分析研究。

正文

用于双向密肋空心楼盖的设计软件有很多，如PKPM、YJK、STRAT等设计软件。现用STRAT软件对山东某大型地下车库（如图1）进行受力分析，该车库为地下一层，建筑层高为3.60m，车库顶部有1.60m的覆土。柱子截面尺寸为600mmx600mm，柱距为8.1mx8.1m。混凝土强度等级选择C30，钢筋的强度等级选择HRB400（三级钢）。主肋梁为变截面:552~746x600，次肋梁为变截面:150~344x600（如图2），次肋梁间距为1283mm（如图3）,柱帽高850mm，外挡墙厚300mm。为方便对比分析，暂未考虑消防车荷载，横载取覆土重量32.00kN/m2 ,活载取5.00 kN/m2 。地下车库由于在地下，受风荷载和地震作用影响较小，主要是承受弯矩作用。本次仅研究双向密肋空心楼盖在竖向荷载下的内力变化。

图1：某地下车库轮廓图图2：肋梁截面大样图

图3：有端柱帽的车库边跨示意图图4：无端柱帽的车库边跨示意图

通过对这两种模型的计算对比，得出横载工况下主梁边跨弯矩结果。

表1主梁边跨横载下弯矩值变化对比表

位置点（x=）mm 跨中截面（y=0mm）应力值（kN/m2）

有柱帽 无柱帽

578.5 -439 -111

1157.0 -17 73

1736.0 149 192

2314.5 222 268

2893.0 274 312

3471.5 291 293

4050 274 293

由表1可知，有柱帽边跨的梁底弯矩最大值和无柱帽边跨的梁底弯矩最大值分别为291kN・m、312kN・m，相差大约7.2%。而有柱帽边跨在x=578.5mm处的弯矩远大于无柱帽的弯矩，是因为该位置有柱帽，柱帽刚度约为主肋梁的14倍，使得柱帽内弯矩较大。弯矩在柱帽处由里到外变化很快，在柱帽边缘有一个突变，此处受力也相对复杂。因此做好柱帽的设计是密肋楼盖设计的关键，但程序无法对柱帽边缘处进行复杂受力分析，对于暂时无法研究透彻的受力情况，往往采取增大配筋的方式来降低危险系数。通常做法为柱帽上部钢筋外伸1~2个模壳尺寸长度（如图5）。

图5：柱帽配筋大样图

表2中间次肋梁边跨横载下弯矩值变化对比表

位置点（x=）mm 跨中截面（y=4050mm）应力值（kN/m2）

有柱帽 无柱帽

578.5 -22 -18

1157.0 26 36

1736.0 65 77

2314.5 98 103

2893.0 105 104

3471.5 113 114

4050 114 109

由表2可知，有柱帽边跨的梁底弯矩最大值和无柱帽边跨的梁底弯矩最大值均为114 KN.m，有柱帽边跨的支座配筋和无柱帽边跨的支座配筋分别为-22 KN.m和-18KN.m，通过对比可知，有无柱帽对中间次肋梁的影响较小。

从以上内容可知，柱帽不仅仅是抗冲切的作用，由于柱帽普遍较厚，刚度较大，相当于一个“刚臂”，使主梁边跨的计算长度减小。从而使得边跨的抗弯能力得到了有效的提高。而中间次肋梁对有无柱帽的影响较小。

虽然边跨主肋梁的抗弯刚度得到了提高，挠度减小，但是主肋梁边支座的负弯矩增加。通过结构力学的知识可知，梁的负弯矩会反作用到地下室外挡墙上，使得外挡墙的受力更加复杂，在地下室外挡墙设计时应适当考虑顶板梁传来的弯矩，以免造成安全隐患。

结语

从以上对比可知，柱帽的存在与否对结构计算结果的影响是相当大的，柱帽的设计也是不容忽视的，为了保证柱帽的安全，应采取必要的加强措施。在以后的车库结构设计时，应根据车库上面的覆土厚度，有无消防车荷载等，合理进行柱帽设计，以实现结构设计的合理性、安全性和经济性。以上为作者对双向密肋楼盖的一点看法，如有错误，还请指正。

参考文献：

1.GB-50010-2010 《混凝土设计规范》

2.李俊峰《竖向荷载作用下密肋楼盖的受力分析研究》工业建筑 2013

3.JGJ/T268-2012《现浇混凝土空心楼盖技术规程》

4.CECS 175：2004 《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》

5.上海佳构软件科技有限公司通用建筑结构设计软件 STRAT V6.2

6.谢靖中《空心板楼盖受力特性及受力岛设计理论》全国现浇混凝土空心楼盖结构技术交流会论文集北京中国计划出版社 2005