地下单层无梁楼盖结构设计探讨（一）

[提要]  无梁楼盖是地下建筑中常见结构形式，目前多采用经验系数法或等代框架法进行计算，两种计算模型与地下单层无梁楼盖结构存在假设差异。以实际工程尺寸，建立力学计算模型，根据弯矩分配法推导实际内力分布情况，通过数据对比提出设计建议。
[关键词]  无梁楼盖；  经验系数法；  等代框架法；  弯矩分配法；  柱帽；  刚域

Discussion on structural design of beamless floor of underground buildings

Abstract: The structure of beamless floor is a common structure used in the underground buildings. We usually adopt the experiential coefficient method and the equivalent frame method in calculation at present. But the assumption of the two calculation methods mentioned above is different from the practice of only beamless floor. So the writer established the calculating model based on the actual size. In accordance with calculating result, the practical distribution of internal force is derived by moment distribution method. The design recommendations are presented by comparative analysis on the data.
Keyword: beamless floor; the experiential coefficient method; the equivalent frame method; moment distribution method; timber cap; rigid zone

1 前言
无梁楼盖结构具有节省使用空间、板下平整、利于设备安装、施工简单等特点，是地下工程经常采用的一种结构形式。综合目前我国已有的设计参考文献[1-3]，无梁楼盖有两种简化计算模式：经验系数法（或称直接设计法）和等代框架法，这两种方法的共同点是柱上板带承担65％~67%的跨间总弯矩设计值，跨中板带承担33％~35%的跨间总弯矩设计值；区别在于等代框架法的适用范围更广，经验系数法计算模式简单，但限制条件较多。单层地下工程一般柱网较为规则，可以满足经验系数法的假定要求，是设计中常用的方法。笔者在参考上述文献进行设计时，遇到以下几点困惑：
1) 经验系数法计算模式主要是针对升板结构，边跨弯矩系数为端支座没有外侧悬挑板的经验值，如果有外侧悬挑板且负弯矩大于边支座截面负弯矩时，才考虑悬臂弯矩对无梁楼盖的影响[1]。按照这个建议，采用经验系数法就可以不考虑支座线刚度和支座弯矩分配影响，这应用到单层地下无梁楼盖设计是否稳妥？在直接设计法中，关于端支座约束影响提供三种模式分配系数：无约束、完全约束和边梁约束[2]，其中的边梁约束模式经过板带分配后与经验系数法的分配系数接近，文中未提供边梁刚度及楼盖跨度相关数据，参考设计时如何考虑边梁假定与地下室外墙刚度差异，进而影响端跨内力分配系数调整。
2) 对于顶板和底板全部采用无梁楼盖结构形式的单层地下工程，这时的计算模型是个上下对称的受力模型，设计中需要考虑两者以及外墙之间的相互影响，地下室外墙与顶、底板形成封闭体系，与无梁楼盖板共同工作，弯矩在无梁楼盖和外墙间互相传递平衡，实际受力情况与简化计算方法有差异，这种差异是否会影响经验系数的使用？
3) 在竖向荷载作用下，柱的设计主要是针对轴压力和梁的不平衡弯矩。文献建议板柱节点处上柱和下柱弯矩设计值之和Mc=0.25M（中柱）或Mc=0.40M（边柱）[1]，或者对计算方向的端柱由节点受剪承担的不平衡弯矩可取0.3 M [2]，上述M均为跨间总弯矩设计值。地下工程一般由永久荷载起控制作用，永久荷载变化较小，梁的不平衡弯矩多由可变荷载不利布置造成，如果要按照上述标准设计单层地下无梁楼盖框架柱，每个节点处只有上柱或下柱，对于柱的设计要求较高。