地下室顶板结构设计(一)-许勇

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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/m,3,细石混凝土：容重取,24kN/m,3,卷材：重量不大，综合考虑到总荷载中,水泥砂浆：容重取,20kN/m,3,混合砂浆顶棚：,20kN/m,3,*10mm/1000=0.2kN/m,2,设备管线,:,取,0.50.8kN/m,2,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/m,2,(,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/m,2,。,停车位及消防车道荷载,由以下表格，停车位取,2.5,或,4.0kN/m,2,；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,(GDA 0003-2012),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/m,2,。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：,8100 x8100,最近研究成果：,5500 x5500,8100 x8100,5500 x5500,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,5500 x5500,布置情况下板计算结果,(,梁,250 x600),8100 x8100,布置情况下板计算结果（梁,400 x900,）,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,5500 x5500,情况下,250mm,板厚最优。,8100 x8100,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,1/201/22,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。,2.1/201/22,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,3.63.9m,，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,1/81/9,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,1/21/3,是合理的。,结论：,56m,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，,1/101/20,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！,