摘要：随着建筑行业的不断发展，越来越多的项目带有地下室，而地下室作为工程的重要组成部分，从设计到施工都受到非常高的重视。目前设计市场的竞争也在不断加大，地下室开发成本对于整个项目而言所占比例较大，开发商为了节约成本对含钢量等各项指标进行量化，设计院在项目设计过程中不断被优化，尽可能的节省钢筋以保证含钢量。地下室顶板设计时考虑弹性板6对梁配筋结果影响很大，本文通过两种软件计算，对比分析在设计时是否考虑弹性板6得到的结果差异并提出设计建议。
关键词：地下室顶板；弹性板6；刚性楼板
目前很多项目地下室面积越来越大，顶板覆土为配合园林、设备等专业要求也越来越厚，大部分地下室顶板还需要考虑人防荷载和消防车荷载，顶板上荷载很大，加之施工过程中存在的一些不规范操作、为赶工期构件混凝土强度等级未达到要求、大型施工机械碾压以及覆土堆积超载等因素，当下关于地下室的工程事故时有发生。地下室顶板在设计时采用不同的设计软件，选用不同的设计参数得到的计算结果会产生较大的差别。如何确保工程在各种不利工况下安全可靠，这就使得地下室在设计时设计软件及计算参数的选择对设计结果的合理性及工程安全度取到决定性的作用。本文根据某实际工程采用PKPM和YJK两种软件对比分析在地下室顶板计算时是否考虑弹性板6引起的计算结果差异，为地下室顶板、梁设计提供一定的参考。
一、项目概况
本工程为一层地下室，建筑面积约36000平，地下室顶板覆土1.5m厚，顶板厚度为250mm，顶板覆土按20KN/m3考虑，覆土荷载取30KN/m2，顶板活荷载取5KN/m2（施工荷载不与覆土荷载同时考虑），主要柱网尺寸为8100x8100，柱截面尺寸为600x600，顶板采用十字梁结构，主梁截面为500x800，次梁截面为300x700，梁、板、柱混凝土强度均为C35，钢筋均采用HRB400，现取5跨标准跨进行计算。
二、计算对比
采用PKPM和YJK两种软件针对设计计算时采用刚性楼板假定和弹性板6假定分别计算，梁刚度放大系数均按2010规范取值，其余设计参数均相同，提取相应的计算结果对比分析：
1、PKPM计算结果：
PKPM刚性楼板计算结果 PKPM弹性板6计算结果
取中间跨主、次梁计算结果进行对比，主梁在考虑弹性板6相比刚性楼板假定情况下支座负筋减小12.1%，底筋减小32.4%，加密区箍筋增大20%；次梁在考虑弹性板6相比刚性楼板假定情况下支座负筋减小41%，底筋减小18.8%，加密区箍筋减小50%；从PKPM计算结果可看出地下室顶板梁在是否考虑弹性板6假定计算得到的结果相差很大。
2、YJK计算结果：
YJK刚性楼板计算结果 YJK弹性板6计算结果
取中间跨主、次梁计算结果进行对比，主梁在考虑弹性板6相比刚性楼板假定情况下支座负筋减小15.5%，底筋减小27.4%，加密区箍筋减小19.5%；次梁在考虑弹性板6相比刚性楼板假定情况下支座负筋减小48.7%，底筋减小33.3%，加密区箍筋减小66.7%；从YJK计算结果同样可看出地下室顶板梁在是否考虑弹性板6假定计算得到的结果也相差很大。
3、对比分析
根据两种软件计算的结果，分别提取相应构件信息（内力调整前梁端恒载、活载下的剪力及柱顶轴力）
从梁、柱构件信息中可以得出，楼板在考虑弹性板6之后，有部分竖向荷载通过楼板面外刚度直接传给了柱子，从而引起了梁内力减小，配筋减小。
两种软件在同样的假定下计算结果相差不大，但同一软件在是否考虑弹性板6假定下结算结果均相差较大。弹性板6假定楼板平面内、外刚度均为有限值，采用壳单元计算楼板的面内、外刚度，而刚性楼板假定是一种近似计算的模型，它忽略了楼板本身可以作为结构受力构件的能力，刚性板相当于把楼板只当做约束，而完全忽略了楼板平面外的抗弯承载能力。从力学模型的角度看，弹性板6相对更符合楼板的真实受力情况，可以应用于任何工程，但从工程设计的角度看，在采用弹性板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，导致梁的弯矩减小，相应的配筋也会减小；刚性楼板假定时，则将所有的竖向楼面荷载都通过梁传递给竖向构件，这就造成采用弹性板6假定和采用刚性楼板假定的梁配筋安全储备不同，过去所有关于梁的工程经验都是基于刚性楼板假定的前提下得到的配筋及安全储备。因此在实际工程设计中要谨慎使用弹性板6，但不能因此忽略较厚楼板的面外刚度对梁的贡献作用，而应通过更加精细的计算以及构造措施合理的配置梁、板钢筋保证结构安全且留有一定的安全储备。
三、结论与建议
在实际工程中，保证结构安全是设计的首要条件，因此设计过程中应该更准确的考虑分析结构受力，合理的设计，既要节省钢筋又要保证结构安全。弹性板6不能滥用也不能完全不考虑，梁板共同作用应是真实的受力状态，由梁板共同承受竖向荷载可以减少梁的受力和配筋，从某种意义上可实现强柱弱梁，并改善结构的抗震性能。弹性板6考虑了楼板的面外刚度对主次梁的贡献，楼板的倒荷及受力方式发生改变，梁内力及配筋减小，但同时应根据楼板有限元的计算结果配置楼板配筋，不应按弹性板6考虑楼板对梁的贡献，而楼板配筋仍按传统梁板结构，在刚性楼板假定下以主次梁作为楼板支承认为梁没有竖向变形，也不考虑梁的抗扭刚度，内力及配筋仍按弹性算法计算，采用分离式配筋。从两种软件计算得到的楼板有限元结果来看，柱端附近区域产生较大应力，计算配筋面积也比构造配筋率大较多，因此楼板应采用双层双向拉通配筋并在柱端支座处根据有限元计算结果适当配置附加钢筋以实现梁板共同作用保证结构安全度。
参考文献：
[1]中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所 PKPM多高层结构计算软件应用指南 2010.06
[2]傅学怡 实用高层建筑结构设计 第二版 2010.08
[3]结构计算软件YJK-A用户手册及技术条件 2015.06
论文作者:张根明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：楼板论文; 顶板论文; 弹性论文; 假定论文; 地下室论文; 刚性论文; 荷载论文; 《基层建设》2019年第2期论文;