摘要：本文以东莞市某在建工程为模板，使用国内常用结构设计软件YJK-1.8.2，对倒无梁楼盖和倒梁板式楼盖设计分别进行计算分析。获取两种筏板基础形式的混凝土和钢筋用量，进行成本对比，得到最优方案。分析结果表明在经济柱距的地下室，采用倒无梁式楼盖方案比采用倒梁板式楼盖方案更经济。
关键词：地下室底板倒梁板式楼盖倒无梁楼盖成本分析
1、概述
无梁楼盖最早由美国在工程中采用，经过多年的研究和工程使用经验，已经是一种十分成熟的楼盖形式，作为板柱结构体系，其整体性好，能够有效降低结构层高，对空间布置灵活、有特殊要求的建筑，它都可以胜任。由于这些优点，也开始把无梁楼盖倒置，作为地下室底板的一种解决方案，并在工程应用中迅速发展。通过对倒梁板式楼盖结构进行对比，可以肯定的得出结论：无梁楼盖结构体系是一种更为经济的基础设计方案。
2、计算软件与原理
S工程为东莞市某经济开发区第二期配套建筑，多塔结构，地下室面积大，为方便进行对比，适当简化其模型，上部结构5层，层高3.9m，地下室底板取500mm，柱距8.1m，采用结构设计中常用的结构设计软件YJK-1.8.2进行分析计算，考虑上部结构对基础的刚度作用，采用壳单元模拟地下室底板，杆单元模拟梁柱。
3、结构建模与参数设置
模型取X、Y方向各5跨，每跨8.1m，柱截面600×600，基础埋深5.0m，设置桩基承台2.5m×2.5m，厚1.0m，考虑抗浮，最高地下水位±0.000m，梁、板、柱混凝土强度等级为C35，设计钢筋选取HRB400，其中倒无梁楼盖的底板厚500mm。倒梁板式楼板的底板厚250mm，地基梁截面模型为500×1000。模型示意见图一。
图二为筏板的弯矩包络图和X方向的底板面筋和底筋点值图。非承台区域面筋每延米配筋取值由最小配筋率控制得到As=0.15%×1000×500=750mm2，实际取800mm2/m，承台区域面筋考虑到应力集中的影响，取平均值As=（1800+1500）/2=1650mm2。非承台区域底筋每延米配筋取值由最小配筋率控制取800mm2，承台区域考虑应力集中的影响，取平均值为As=（2500+1500）/2=2000mm2，Y方向的配筋同X方向的配筋。经计算可以得出钢筋的单位面积用量，见表二。
4.2.2倒梁板式楼盖钢筋用量
图二为筏板的弯矩包络图、底板X向面筋、底筋点值图，图三为地梁弯矩图，计算构造配筋值为As=0.15%×250×1000=375mm2，实际取值为400mm2，底板底筋的跨中板带配筋值由计算取最大值1200mm2，跨上板带取最大值为2000mm2，承台区域由于应力集中影响，取平均值As=（2500+1500）/2=2000mm2。底板面筋的跨中板带配筋值取1200mm2，跨上板带的配筋值取2000mm2，承台区域由于应力集中的影响，取平均值为As=（1500+1500）/2=1500mm2。参照地基梁的弯矩包络图，梁跨中配筋值由构造配筋控制，为As=0.2%×500×1000=1000mm2，取4C18，箍筋计算值为60mm2，取C8@200，四肢箍。最后得到单位面积的钢筋用量，见表二。
（1）对筏板的跨中裂缝计算：
标准组合：Mk=102.21kN•m，h0=449mm，As=1901mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*500=250000mm2
ρte＝1901/250000=0.008，当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01
σsq＝Mq/（0.87*ho*As）（混凝土规范式7.1.4－3）
σsq＝102.21*10^6/（0.87*449*1901）=137.668N/mm2
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：
ψ＝1.1-0.65*ftk/（ρte*σsq）（混凝土规范式7.1.2－2）
ψ＝1.1-0.65*2.20/（0.01*137.67）=0.059
当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2
ωmax＝αcr*ψ*σsq/Es*（1.9c+0.08*Deq/ρte）（混凝土规范式7.1.2－1）
ωmax＝1.9*0.20*137.67/200000*（1.9*40+0.08*22.00/0.01）=0.066
ωmax＝0.066<=0.30mm。
（2）对承台底部的跨中裂缝计算：
标准组合：Mk=0.00kN•m，h0=950mm，As=3634mm2，
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*1000=500000mm2，同上，
ωmax＝0.000<=0.30mm。
由上可见，配筋均由最小配筋率控制，二者配筋一样，不考虑底板上部裂缝。
4.3.2倒梁板式楼盖裂缝控制配筋计算
（1）对筏板的跨中裂缝计算：
标准组合：Mk=71.08kN•m，h0=247mm，As=1636mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*300=150000mm2
ρte＝1636/150000=0.011
σsq＝Mq/（0.87*ho*As）（混凝土规范式7.1.4－3）
σsq＝71.08*10^6/（0.87*247*1636）=202.160N/mm2
裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ，按下列公式计算：
ψ＝1.1-0.65*ftk/（ρte*σsq）（混凝土规范式7.1.2－2）
ψ＝1.1-0.65*2.20/（0.01*202.16）=0.450
ωmax＝αcr*ψ*σsq/Es*（1.9c+0.08*Deq/ρte）（混凝土规范式7.1.2－1）
ωmax＝1.9*0.45*202.16/200000*（1.9*40+0.08*25.00/0.01）=0.223
ωmax＝0.223<=0.30mm。
（2）对承台的跨中裂缝计算：
标准组合：Mk=0.00 kN•m、h0 = 953 mm，As = 1539 mm2
矩形截面，Ate＝0.5*b*h＝0.5*1000*1000 = 500000 mm2，同上，
ωmax ＝ 0.000 <= 0.30 mm。
由上可见，此时配筋由计算控制，按照极限状态计算的配筋均满足裂缝控制要求。故二者配筋一样，不考虑底板上部裂缝。
5、总结
通过对倒无梁楼盖和倒梁板式楼盖的计算分析，获得单位面积的造价，可以得出，
（1）倒无梁楼盖的在钢筋和混凝土的用量上都比倒梁板式楼板少，成本的节约是显而易见的。
（2）由于倒无梁楼盖减少了模板支护等施工流程，可以减少基坑的施工时间，在大面积，深基坑的施工中是十分有利的。
（3）考虑到柱网间距对底板设计的影响，还应该考虑更多的布置形式，用来分析二者的成本优势。
（4）在满足极限设计下的配筋，可以同时满足正常使用下的极限状态。
参考文献：
[1]混凝土结构设计规范（GB50010-2010）北京：中国建筑工业出版社，2010
[2]程文瀼王铁成颜德妲混凝土结构设计原理北京：中国建筑工业出版社，2005
[3]程文瀼李爱群混凝土楼盖设计北京：中国建筑工业出版社，1998
论文作者:黄海波
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/25
标签：楼盖论文; 底板论文; 裂缝论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 板式论文; 截面论文; 《基层建设》2017年4期论文;