地下室顶板结构设计(一)-许勇.

主讲人：许勇地下室顶板结构设计(一)在地下室的设计过程中，顶板设计是非常复杂的。在设计过程中，需要注意顶板上覆土的标高及厚度、建筑总图中顶板上的景观布置、小区消防车道的走向、地下室通风管井的位置、主楼一层布置在地下室顶板上的做法及结构布置形式等。由于涉及的东西太多，今天暂时对以下方面做一下探讨。一、顶板荷载取值(板自重外)；二、大板形式顶板时，板厚度的取值；三、大板形式顶板时，梁截面的取值；四、YJK中参数选择对梁计算的影响；荷载取值荷载组成恒载：建筑做法荷载及设备管线荷载活载：结构荷载规范取值及特别情况取值建筑做法公司建筑现在所做工程大部分采用的是地防1(中南标11ZJ001)1.回填土2.70厚C20细石混凝土保护层3.点粘纸胎油毡或聚乙烯薄膜一层4.防水层（卷材或防水涂料）5.刷基层处理剂一遍6.20厚1:3水泥砂浆找平防水卷材防水涂料点粘纸胎油毡聚乙烯薄膜设备管线顶板上设备专业布置的有：给排水专业：上部建筑的给水、排水管线及消防管道、喷淋管；电专业：强电、弱电供电桥架及电气设备暖通专业：进风、排烟管道室外管网喷淋室外管道消防管道及喷淋管火灾报警系统电缆桥架照明系统电缆桥架消防烟感送风管空调水管(一般在商业中采用空调系统，才会出现)风机房管道安装图例通风管道荷载计算恒载覆土：土容重是计算的关键，一般取18kN/m3细石混凝土：容重取24kN/m3卷材：重量不大，综合考虑到总荷载中水泥砂浆：容重取20kN/m3混合砂浆顶棚：20kN/m3*10mm/1000=0.2kN/m2设备管线:取0.5~0.8kN/m2以1m覆土为例，计算总荷载DL=G1(覆土)+G2(细石混凝土)+G3(找平层)+G4(顶棚)+G5(设备管线)=18*(1-0.09)+24*0.07+20*0.02+20*0.01+0.8=19.46kN/m2(考虑卷材实取19.6)如果在主楼范围，可能还会有隔墙荷载。此时隔墙荷载按等效方式增加到恒载中。结论：就按18*覆土重+1.5取用恒载活载建筑总图中典型的室外平面----有消防车道、消防登高面，停车位及植被等植被荷载在荷载规范中，可以参考屋顶花园的活荷载取3.0kN/m2。停车位及消防车道荷载由以下表格，停车位取2.5或4.0kN/m2；消防车道按覆土及板跨选取；建筑结构荷载规范GB50009-2012广东高层住宅结构设计统一技术措施(GDA0003-2012)施工荷载在地下室顶板完成后，施工单位会借用地下室顶板作为材料堆放及钢筋加工场地，但是此时不会进行顶板的覆土工作。民用建筑工程设计常见问题分析及图示05SG109-1全国民用建筑工程设计技术措施由以上所述，非消防车道、停车位及绿化部分，综合施工因素，取4.0kN/m2。消防车道按以上表格选用。主楼内房间，按功能进行选取。以上为地下室顶板上恒载和活载常用荷载的取值。特别注意，由于景观设计的延后特性，当景观设计图纸完成后，结构设计人员需进行针对景观设计的荷载复核，避免出现地下室开裂的情况。结论：按5.0大板形式顶板板厚的取值地下室顶板(车库部分)的结构形式，会根据建筑车位的不同而采用不同形式：主梁+厚板、密肋梁板、空腔梁板、十字次梁、井字次梁、单向次梁等多种形式。本次讨论仅针对主梁+厚板的形式分析板厚的选取，其他形式将在后续讨论。建筑车位尺寸单车位：2500X5000；行车道：6000常用建筑尺寸：8100x8100最近研究成果：5500x55008100x81005500x5500试算模型采用YJK进行分析计算，覆土厚度1m，绿色区域为消防车道YJK板计算生成配筋不同板厚按分离式配筋的结果5500x5500布置情况下板计算结果(梁250x600)8100x8100布置情况下板计算结果（梁400x900）结论仅考虑分离式配筋含钢量，板配筋随板厚的增大而呈现出由大至小，再由小至大的情况。综合考虑板含钢量、梁含钢量和砼含量，在5500x5500情况下250mm板厚最优。8100x8100情况下400mm板厚最优。250/5500=1/22；400/8100=1/20.25；由此可以初步推断在大荷载情况下取板跨的1/20~1/22是比较合适的。结论：1.8100跨采用400mm相对于其他结构形式是不经济的。2.1/20~1/22的板跨可以考虑一点有限元的作用-厚板大板形式框架梁截面的取值谈到梁截面，就必须要了解地下室层高。地下室层高越高，需要开挖就越深，支护费用、抗浮费用就越大。按照建筑的经验，合理的层高是3.6~3.9m，跨度小则层高小，跨度大层高大。建筑一般考虑梁高700mm，设备层400mm，停车需要净高2200mm，那么最小高度就是3300mm。但是这个高度非常压抑同时考虑管线交叉引起的设备层局部增高，一般再加300mm即3600mm。由此可见，梁高是唯一可以对地下室层高起改变作用的。结论由以上可以看出，梁高越高，含钢量越低。但是在考虑砼含量的情况下，总造价并不是梁越高越低。在某一个高度时，会出现拐点。从以上二表中，可以得出梁跨和梁高的关系：700/5500=1/7.9，900/8100=1/9，在大荷载的情况下梁高取1/8~1/9是比较合理的。梁宽对梁配筋贡献不大，但是需要考虑实际配筋的合理性。同时可以看出，在大跨度大荷载下，梁宽加大，箍筋由2肢箍变为4肢箍对含钢量影响不大。梁宽与梁高的比值：250/700=1/2.8,300/900=1/3，400/900=1/2.25，可见取1/2~1/3是合理的。结论：5~6m跨在地下室最好采用600高，8m以上采用900高合适YJK中参数选择对梁计算的影响这里主要是对此处参数的选择，对梁配筋的影响在定义了弹性板后，此处弹性板荷载计算方式选择平面导荷，梁配筋基本不变。弹性板6刚性板而选择了有限元计算，配筋变化非常大选择了有限元计算，并且选择了梁与弹性板变形协调，结果又不一样结论：1.刚性板：平面内无限刚，平面外为0---用于普通楼板，需加上‘梁刚度放大’‘梁扭矩折减’。计算周期及位移需选择强制刚性板。--普通梁板结构。2.弹性膜：平面内有限，平面外为0---楼板开大洞、楼板平面布置时产生的狭长板带、框支转换结构中的转换层楼板、多塔连体结构中的弱连接板，以及坡屋面—膜单元。3.弹性板6：平面内有限，平面外有限---板柱体系或者板柱剪力墙结构-壳单元。从理论上说，弹性板6假定是最符合楼板的实际情况，可应用于任何工程。但是实际上，采用弹性板6假定时，部分竖向楼面荷载将通过楼板的面外刚度直接传递给竖向构件，从而导致梁的弯距减小，相应的配筋也比刚性楼板假定减少。而过去所有关于梁的工程经验都是与刚性楼板假定前提下配筋安全储备相对应的。4.弹性板3：平面内无限，平面外有限---厚板转换结构的转换厚板及板厚比较大的板柱体系或者板柱剪力墙结构。--中厚板单元（板跨的1/10以下肯定，1/10~1/20可以考虑）5.这里选用弹性板荷载计算方式---只有定义弹性板才有意义。平面导荷：刚性板、弹性膜计算一样，弹性板6、3计算值略小，正符合上面所说弹性板6、3的板承担了一部分荷载。有限元计算：刚性板、弹性膜和平面导荷计算一样，弹性板6、3计算值为构造配筋，正好符合由板全部承担荷载，梁不承担。--同时说明此处弹性板仅表示弹性板6,3。--加上梁与弹性板变形协调后，梁配筋约是刚性板的一半----应该是用在有梁厚板形式比如密肋梁。谢谢！