地下室底板無梁樓蓋的設計范文

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《建筑設計管理雜志》2014年第八期

1按《人民防空地下室設計規范》4.6.1條，人防地下室底板計算時可取獨立的單層樓板計算

因為目前PKPM結構計算程序不能對底板的不同工況和方向的荷載設置不同的荷載分項系數，所以人防地下室底板向上向下要分開3次計算，在程序計算時，分別按上面所提的3種情況設置分項系數，底板層的荷載分別按照等效原則輸入等效荷載，取3次計算結果的較大值配筋。中信水岸城花園二期A區附建式人防地下室，以08版PKPM的SLABCAD為整體有限元分析計算：底板厚度t=450mm，水頭高度H1=4.35m，車庫柱網尺寸主要為8.1m×8.1m。1）計算平時向下力控制的工況：恒載G1=結構板自重+裝飾面層等自重＝0.45×25+1.5＝12.75kN/m2活載Q1＝4.0kN/m2，當活載起控制作用時：1.2×G1+1.4×Q1=1.2×12.75+1.4×4.0=20.90kN/m2，當恒載起控制作用時：1.35×G1+1.0×Q1=1.35×12.75+1.0×4.0=21.21kN/m2，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，因為08版PKPM－SLABCAD已考慮結構樓板自重，故模型輸入荷載如下：底板面均布恒載：1.5kN/m2（裝飾面層等自重）底板面均布活載：4.0kN/m2，底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。2）計算平時水浮向上力工況時：本項目地下水水位較穩定，故按恒載輸入：水浮力F=-γ×H1=-10×4.35=-43.5kN/m2（荷載作用方向向上）自重G2＝0.45×25＝11.25kN/m2（荷載作用方向向下）在PKPM－SLABCAD恒載分項系數設為1.35，底板計算將反向上的荷載按正向下的荷載輸入，把板面與板底計算結果對調，即人防地下室底板按倒無梁樓蓋計算。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，輸入的等效荷載如下：F1=F-G2-G2/1.35=43.5-11.25-11.25/1.35=23.92kN/m2。3）計算戰時向上力控制的工況時：PKPM－SLABCAD恒載分項系數設為1.35，核爆等效荷載為1.0。恒載等效荷載同上：F1=23.92kN/m2，核爆等效荷載：F2=25.0kN/m2。

2復雜樓板分析與設計軟件PKPM-SLABCAD有限元整體分析計算

2.1在PM模型中，無梁樓蓋除外邊墻下和局部高差處布置結構梁外，其余均按100mm×100mm虛梁布置虛梁有兩點作用，一是為了樓板的外邊界信息在PMCAD前處理過程中能自動讀取到，二是讓沒有剛度的虛梁輔助樓板單元的劃分。虛梁只布置在柱與柱、墻與墻、墻與柱之間，其余有磚墻或其他荷載的位置在SLABCAD前處理中轉化為板上均布荷載輸入，虛梁的布置應盡量使所形成的板塊形狀規則，同一節點不宜拉結太多根梁。

2.2SLABCAD前處理有補充建模信息，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等選項1）在“參數輸入”中的單元劃分控制長度Dmax的取值應視工程規模、柱網間距、柱帽大小而定，取值過小，雖然可得到較高的計算精度，但卻增加許多計算量。同時計算應力集中而使柱帽或支座處的負彎矩過大導致失真。對于本工程，取值Dmax=1000較合適。2）在“樓板修改”中的柱帽形式有4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，由于地下室底板的柱帽為基礎，故采用矩形頂板柱帽2。模型中有砼柱的地方才能輸入柱帽，對于有剪力墻的結構，剪力墻底下無法輸入柱帽，處理方法是：板跨比較小，則不輸入柱帽，以無柱帽無梁樓蓋計算；板跨較大，在剪力墻中輸入砼柱來輸入柱帽。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分能成為矩形基礎，則取切割后規則的基礎為柱帽輸入模型。3）在“生成數據”中的“布筋方向”盡量平行或垂直，與實際配筋方向一致，否則計算結果應按“布筋方向”與實際配筋方向之間的角度換算實際配筋。

2.3復雜樓板分析與設計PKPM-SLABCAD的整體有限元計算在軟件的參數輸入時，人防地下室底板板底的保護層厚度為50mm，板面為20mm，但在計算水浮及核爆向上力時，因為是以向下力的方式輸入替代向上的作用力，故模型輸入的板頂保護層厚為50mm，板底為20mm。

2.4分析計算結果1）計算結果的合理性通過“繪等值線”來判斷：等值線在柱間板帶處比較集中，表示板面支座的配筋；等值線在跨中集中，表示板底的配筋；當邊界條件及所受荷載相同時，大跨度的配筋要比小跨度的配筋大，相近跨度的配筋應差別不大；當跨度一樣及所受荷載相同時，內跨的配筋應比外跨的配筋要小；當跨度及邊界條件相同時，荷載較小的配筋應比荷載較大的配筋小。2）每個房間內板的撓度或內力的最大、最小值應通過“標注極值”查看，若有超限的最大擾度及超限鋼筋，及時通過調整板厚或支座條件重新計算。3）每個房間內的各個節點的撓度、內力值、配筋應通過“標注點值”查看，更準確的查看判斷合理的計算結果，對存在應力集中及板厚不經濟合理情況也應及時調整，重新計算分析，直至計算結果合理。

3人防地下室底板的構造及配筋要求

1）人防地下室底板按《人民防空地下室設計規范》3.8防水要求，必須采用防水混凝土?，F行施工均使用攪拌站的商品混凝土為主，其防水混凝土通過實驗調配，滿足設計要求的抗滲等級不小于P6即可；厚度不少于250mm（本工程為450mm）；平時控制工況的裂縫寬度不大于0.2mm，并不貫通；戰時荷載控制工況按強度控制；底板板底的鋼筋保護層厚度為50mm。2）根據本場地地下水對混凝土及鋼筋具微腐蝕性，結構底板的墊層采用強度等級為C20的素混凝土，厚度為100mm。3）本工程地下室建筑為超長，按規范要求設置了多處1000mm寬伸縮及沉降后澆帶，后澆帶之間間距控制在30m以內，并采用添加微膨脹劑的補償收縮抗裂混凝土；在兩層板筋間，附加了兩層Φ10@160板筋；并在說明中提出嚴格檢查原材料的質量、嚴控混凝土的澆搗及養護時間等。4）本人防地下室底板為臥置于基礎上，且地基土質較好，按《人民防空地下室設計規范》4.11.7條可適當降低最小配筋率，且配筋宜細而密，鋼筋間距宜在100~200mm范圍內，故在滿足平時控制的要求下，配率取值約0.2%，通長配筋為Φ14@160，部分較大邊跨及支座處加設附加鋼筋，間距對應通長筋也為160。5）人防區底板雙層鋼筋間均設Φ8@480mm×480mm的梅花狀布置拉結筋，小于規范要求的不大于500mm。

4結語

本文主要從工程實例出發，闡述了對人防地下室底板按倒無梁樓蓋設計過程的一些經驗總結。從設計角度看，計算簡單，工作量相對較小；從施工角度看，施工方便且費用相對較低；從建設角度看，與同類可比的人防地下室相比，節省至少15%土建成本，建設速度快，為盡快回收投資提供了寶貴的時間。

作者：吳文韜單位：惠州市人防工程設計院有限公司