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[摘要]珠海横琴湾酒店地下室楼板由于净高要求采用无梁楼盖设计。运用PKPM软件对该无梁楼盖进行计算分析与设计，给出了软件使用中的要点，以期对无梁楼盖体系在地下室工程中的设计提供参考价值。
关键词：无梁楼盖；SLABCAD；
Design for the flat-slab floor of basement in Hengqin Bay Hotel
Hu Guanghong
（1. Guangzhou Design Institute, Guangzhou, guangdong, 510620）
【Abstract】According to the requirement of clear height, Zhuhai Hengqin Bay Hotel uses flat slab as the basement floor. The flat-slab floor is analyzed and designed by using PKPM software. Several key points are introduced in software usage. It is hoped that the project makes an example for the design in the flat-slab floor of basement.
Keywords: flat-slab floor; SLABCAD
中图分类号:S611文献标识码：A 文章编号：
0 引言
建筑物的水平结构体系（楼盖体系）基本上分成为无梁板体系、梁板体系、主次梁体系与双向密肋或井字梁体系。其中无梁板体系即无梁楼盖与其它梁式楼盖体系相比，具有板底平整、结构高度小、建造方便等特点，特别是在建筑物高度或层高受限的情况下，采用无梁楼盖是增加楼层使用空间高度的最有效方法。同时，无梁楼盖能充分利用建筑空间，有利于各种管道的敷设，也能满足隔墙灵活布置的要求，因而在商场、多层厂房和地下室等各类民用建筑中正得到越来越广泛的应用。
无梁楼盖在楼盖结构中不设梁，直接将楼板支承在柱子上，楼盖的周边可以直接支承在剪力墙或者周边梁上。为了增强楼板和柱子的整体连接性，通常会在柱顶设置柱帽。这样能提高柱顶处楼盖的受冲切承载力，还能减少板的计算跨度，从而减少了楼板的配筋，使楼盖的成本减低，力学性能和经济性更好。
1 工程概况
本工程位于珠海市横琴新区富祥湾，毗邻通往长隆海洋公园的商业和娱乐广场，定位为超五星级酒店，是长隆集团横琴湾开发项目的重要组成部分。项目占地15.8万m2，总建筑面积达27.7万m2，主要由7座相连的酒店塔楼单体、会议中心及纯地下车库三部分构成。其中会议中心为地下2层、地上2层的框架结构，结构高度13.5m，局部高起为17.3m。地下室层高自下而上分别为3.5m、7m，主要功能为停车场及后勤和设备用房。地上1层层高7m，2层层高6.5m，用作宴会厅、多功能室及会议室等。效果图见图1。地下停车场内设有通风管道、喷洒水管等机电管线，由于楼层净高的要求，地下一层楼板采用无梁楼盖。
图1 项目效果图 图2 无梁楼盖的典型布置
2无梁楼盖的计算分析
无梁楼盖的内力计算一般较常用的方法有经验系数法、等代框架法和有限元法等。前两者是对无梁楼盖满足一定条件下的近似计算，常用于手工计算，较多地运用在规则结构中，否则会出现较大誤差。由于计算机及软件技术的进步，有限元计算方法得到了迅速发展，它能够较准确地计算无梁楼盖的结构反应，满足日益复杂的工程计算需要。本工程使用PKPM的复杂楼板分析与设计软件SLABCAD进行无梁楼盖的有限元计算。该软件的计算流程如图3所示：
图2 无梁楼盖设计流程图[1]
2.1主要设计参数
无梁楼盖的典型布置如图2所示，柱网9m×9m，板厚320mm（板面保护层厚度50mm），柱帽大小为2m×2m，厚600mm，柱子间设1600mm×320mm暗梁。混凝土强度等级为C35。楼面附加恒载标准值为2.0KN/m2，活荷载标准值取2.5KN/m2。
2.2整体分析
本工程抗震设防类别为丙类，具有抗震设计要求，必须考虑地震作用下楼板的水平力，因而对结构进行整体分析时，通过等代框架梁来考虑水平力对楼板的作用。运用PKPM软件中的PMCAD模块对结构进行建模，在无梁楼盖区域柱上板带的位置输入等代梁，梁宽取1/2柱距（即左右各1/4），梁高取板厚即320mm，其余梁板按普通梁板输入。在模型建立后使用SATWE模块对结构进行三维整体分析计算，由于SATWE具有考虑楼板弹性变形的功能，可采用弹性楼板单元6较真实地模拟楼板的刚度和计算变形。其内力结果将在后续的楼盖计算中与有限元的计算结果按工况进行组合，用于无梁楼盖的设计。
2.3楼盖计算与设计
无梁楼盖的整体分析计算完成后，运用PKPM软件中SLABCAD模块进行楼盖的分析计算。在前处理中补充输入柱帽和板上荷载等信息，定义楼板的约束条件，并进行有限元划分，划分单元的大小以边长1000mm为宜。前处理完成后进行有限元分析，结果如图5所示。
图5 楼板弯矩图
有限元计算的结果尚不能直接用于楼板设计，需要在板带上进行积分，形成板带内力，按照板带弯矩进行楼板配筋，SLABCAD中“板带交互设计及验算”提供了这一功能。板带的划分以前面所述的等代框架梁为柱上板带，其余板带为跨中板带，钢筋强度等级选用HRB400。程序分别给出了不同方向（X向与Y向）上柱上板带与跨中板带的配筋，共有4张图，将图形叠合一起，方便设计与核对，如图6所示。
图6 板带配筋图局部
计算结果显示，无梁楼盖柱上板带与跨中板带的跨中底筋计算配筋约为800mm2/m，支座面面筋约为960mm2/m，因而采用双层双向14@150（1026mm2/m）钢筋网配合局部支座加筋的配筋方式，能够较好地满足计算要求，且便于施工。为了加强板与柱的连结，增强楼板的整体性与抗震性能，以及板系对冲切受剪的抵抗能力，无梁楼盖设有暗梁，柱上板带支座加筋可设于暗梁中。同时，暗梁支座上部钢筋面积应不小于柱上板带钢件面积的50%，暗梁下部钢筋不宜小于上部钢筋的1/2[2]。
运用SLABCAD还可以对无梁楼盖的板带裂缝与柱帽抗冲切进行验算。当裂缝宽度不满足使用要求时，可查看板带的内力准永久组合值按规范公式进行手算，进行人工复核。当柱帽抗冲切强度不足时，调节柱帽的尺寸，增大柱帽平面大小或增加柱帽厚度，重新验算，以满足强度要求。
3无梁楼盖的构造措施
(1)无梁楼盖的周围设置圈梁，其截面高度不小于板厚的2.5倍（即500mm）。圈梁除与半个柱上板带一起承受弯矩外，还须承受扭矩和剪力，故设置附加抗扭钢筋。
(2)垂直于非连续边的正弯矩钢筋均应伸到板边，并在托梁柱或墙内至少有 150mm长的直的或带弯钩的埋入长度。垂直于非连续边的负弯矩钢筋均应弯起，并设弯钩或用其他方法锚固在托梁、墙或柱内，使弯矩钢筋能充分发挥其强度作用。如果非连续边不是支承在托梁或墙上，或悬臂伸出支座以外时，其负弯矩钢筋可锚固于板内[3]。
(3)在中间板带相交共有的区域内，如能保持未开洞以前板格所需要的钢筋总量时，可以开任意大小的孔洞。在柱上板带相交共有的区域内，在孔洞边上加上因开洞而切断的钢筋相等量的钢筋，孔洞切开的尺寸不应大于任一柱带宽的 1/8[4]。在一条柱上板带与一条中间板带所共有的区域内，因开洞所切断的钢筋不得多于任一板带内钢筋的 1/4，同时在孔洞边上应加上所切断的等量钢筋。
4结论
无梁楼盖结构充分利用了楼板和柱帽的实际有利条件，经济合理、方便施工。随着计算机技术的发展，有限元软件应用于无梁楼盖设计也越来越成熟和准确。运用PKPM软件中的SLABCAD模块对本工程中的地下室无梁楼盖进行计算分析与设计，切实可行。目前该工程已结构封顶，无梁楼盖楼层铺设管道设备后满足净高要求，达到预期效果。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部. SLABCAD复杂楼板分析与设计软件用户手册及技术条件[M]. 2008.
[2] GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3] 李广斌. 无梁楼盖结构设计与工程应用的探讨[D]. 广州：华南理工大学，2009.
[4] GB J130-90 钢筋混凝土升板结构技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，1990.
关键词：无梁楼盖；SLABCAD；
Design for the flat-slab floor of basement in Hengqin Bay Hotel
Hu Guanghong
（1. Guangzhou Design Institute, Guangzhou, guangdong, 510620）
【Abstract】According to the requirement of clear height, Zhuhai Hengqin Bay Hotel uses flat slab as the basement floor. The flat-slab floor is analyzed and designed by using PKPM software. Several key points are introduced in software usage. It is hoped that the project makes an example for the design in the flat-slab floor of basement.
Keywords: flat-slab floor; SLABCAD
中图分类号:S611文献标识码：A 文章编号：
0 引言
建筑物的水平结构体系（楼盖体系）基本上分成为无梁板体系、梁板体系、主次梁体系与双向密肋或井字梁体系。其中无梁板体系即无梁楼盖与其它梁式楼盖体系相比，具有板底平整、结构高度小、建造方便等特点，特别是在建筑物高度或层高受限的情况下，采用无梁楼盖是增加楼层使用空间高度的最有效方法。同时，无梁楼盖能充分利用建筑空间，有利于各种管道的敷设，也能满足隔墙灵活布置的要求，因而在商场、多层厂房和地下室等各类民用建筑中正得到越来越广泛的应用。
无梁楼盖在楼盖结构中不设梁，直接将楼板支承在柱子上，楼盖的周边可以直接支承在剪力墙或者周边梁上。为了增强楼板和柱子的整体连接性，通常会在柱顶设置柱帽。这样能提高柱顶处楼盖的受冲切承载力，还能减少板的计算跨度，从而减少了楼板的配筋，使楼盖的成本减低，力学性能和经济性更好。
1 工程概况
本工程位于珠海市横琴新区富祥湾，毗邻通往长隆海洋公园的商业和娱乐广场，定位为超五星级酒店，是长隆集团横琴湾开发项目的重要组成部分。项目占地15.8万m2，总建筑面积达27.7万m2，主要由7座相连的酒店塔楼单体、会议中心及纯地下车库三部分构成。其中会议中心为地下2层、地上2层的框架结构，结构高度13.5m，局部高起为17.3m。地下室层高自下而上分别为3.5m、7m，主要功能为停车场及后勤和设备用房。地上1层层高7m，2层层高6.5m，用作宴会厅、多功能室及会议室等。效果图见图1。地下停车场内设有通风管道、喷洒水管等机电管线，由于楼层净高的要求，地下一层楼板采用无梁楼盖。
图1 项目效果图 图2 无梁楼盖的典型布置
2无梁楼盖的计算分析
无梁楼盖的内力计算一般较常用的方法有经验系数法、等代框架法和有限元法等。前两者是对无梁楼盖满足一定条件下的近似计算，常用于手工计算，较多地运用在规则结构中，否则会出现较大誤差。由于计算机及软件技术的进步，有限元计算方法得到了迅速发展，它能够较准确地计算无梁楼盖的结构反应，满足日益复杂的工程计算需要。本工程使用PKPM的复杂楼板分析与设计软件SLABCAD进行无梁楼盖的有限元计算。该软件的计算流程如图3所示：
图2 无梁楼盖设计流程图[1]
2.1主要设计参数
无梁楼盖的典型布置如图2所示，柱网9m×9m，板厚320mm（板面保护层厚度50mm），柱帽大小为2m×2m，厚600mm，柱子间设1600mm×320mm暗梁。混凝土强度等级为C35。楼面附加恒载标准值为2.0KN/m2，活荷载标准值取2.5KN/m2。
2.2整体分析
本工程抗震设防类别为丙类，具有抗震设计要求，必须考虑地震作用下楼板的水平力，因而对结构进行整体分析时，通过等代框架梁来考虑水平力对楼板的作用。运用PKPM软件中的PMCAD模块对结构进行建模，在无梁楼盖区域柱上板带的位置输入等代梁，梁宽取1/2柱距（即左右各1/4），梁高取板厚即320mm，其余梁板按普通梁板输入。在模型建立后使用SATWE模块对结构进行三维整体分析计算，由于SATWE具有考虑楼板弹性变形的功能，可采用弹性楼板单元6较真实地模拟楼板的刚度和计算变形。其内力结果将在后续的楼盖计算中与有限元的计算结果按工况进行组合，用于无梁楼盖的设计。
2.3楼盖计算与设计
无梁楼盖的整体分析计算完成后，运用PKPM软件中SLABCAD模块进行楼盖的分析计算。在前处理中补充输入柱帽和板上荷载等信息，定义楼板的约束条件，并进行有限元划分，划分单元的大小以边长1000mm为宜。前处理完成后进行有限元分析，结果如图5所示。
图5 楼板弯矩图
有限元计算的结果尚不能直接用于楼板设计，需要在板带上进行积分，形成板带内力，按照板带弯矩进行楼板配筋，SLABCAD中“板带交互设计及验算”提供了这一功能。板带的划分以前面所述的等代框架梁为柱上板带，其余板带为跨中板带，钢筋强度等级选用HRB400。程序分别给出了不同方向（X向与Y向）上柱上板带与跨中板带的配筋，共有4张图，将图形叠合一起，方便设计与核对，如图6所示。
图6 板带配筋图局部
计算结果显示，无梁楼盖柱上板带与跨中板带的跨中底筋计算配筋约为800mm2/m，支座面面筋约为960mm2/m，因而采用双层双向14@150（1026mm2/m）钢筋网配合局部支座加筋的配筋方式，能够较好地满足计算要求，且便于施工。为了加强板与柱的连结，增强楼板的整体性与抗震性能，以及板系对冲切受剪的抵抗能力，无梁楼盖设有暗梁，柱上板带支座加筋可设于暗梁中。同时，暗梁支座上部钢筋面积应不小于柱上板带钢件面积的50%，暗梁下部钢筋不宜小于上部钢筋的1/2[2]。
运用SLABCAD还可以对无梁楼盖的板带裂缝与柱帽抗冲切进行验算。当裂缝宽度不满足使用要求时，可查看板带的内力准永久组合值按规范公式进行手算，进行人工复核。当柱帽抗冲切强度不足时，调节柱帽的尺寸，增大柱帽平面大小或增加柱帽厚度，重新验算，以满足强度要求。
3无梁楼盖的构造措施
(1)无梁楼盖的周围设置圈梁，其截面高度不小于板厚的2.5倍（即500mm）。圈梁除与半个柱上板带一起承受弯矩外，还须承受扭矩和剪力，故设置附加抗扭钢筋。
(2)垂直于非连续边的正弯矩钢筋均应伸到板边，并在托梁柱或墙内至少有 150mm长的直的或带弯钩的埋入长度。垂直于非连续边的负弯矩钢筋均应弯起，并设弯钩或用其他方法锚固在托梁、墙或柱内，使弯矩钢筋能充分发挥其强度作用。如果非连续边不是支承在托梁或墙上，或悬臂伸出支座以外时，其负弯矩钢筋可锚固于板内[3]。
(3)在中间板带相交共有的区域内，如能保持未开洞以前板格所需要的钢筋总量时，可以开任意大小的孔洞。在柱上板带相交共有的区域内，在孔洞边上加上因开洞而切断的钢筋相等量的钢筋，孔洞切开的尺寸不应大于任一柱带宽的 1/8[4]。在一条柱上板带与一条中间板带所共有的区域内，因开洞所切断的钢筋不得多于任一板带内钢筋的 1/4，同时在孔洞边上应加上所切断的等量钢筋。
4结论
无梁楼盖结构充分利用了楼板和柱帽的实际有利条件，经济合理、方便施工。随着计算机技术的发展，有限元软件应用于无梁楼盖设计也越来越成熟和准确。运用PKPM软件中的SLABCAD模块对本工程中的地下室无梁楼盖进行计算分析与设计，切实可行。目前该工程已结构封顶，无梁楼盖楼层铺设管道设备后满足净高要求，达到预期效果。
参考文献
[1] 中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部. SLABCAD复杂楼板分析与设计软件用户手册及技术条件[M]. 2008.
[2] GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3] 李广斌. 无梁楼盖结构设计与工程应用的探讨[D]. 广州：华南理工大学，2009.
[4] GB J130-90 钢筋混凝土升板结构技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，1990.