地下室底板设计综述
地下室底板设计综述
摘要：对地下室底板的计算方法和设计技巧进行了分析归纳
关键词：无梁楼板，有限元法，等代框架法
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
地下室底板相对于一般的楼板受力比较复杂，其计算方法没有统一单一的计算方法。作用在底板面上的荷载包括板自重、装修层重量、固定设备、均布活荷载，地下水浮力，在高层建筑当中，地下室埋深比较深，往往地下水浮力对底板的设计起控制作用。
目前广泛采用的底板结构形式主要有两种：梁板式和无梁平板式。梁板式结构传力途径明确，易于掌握，但施工较为困难。无梁平板式受力比较为复杂，但易于施工。
一、梁板式底板的计算：
进行结构设计时，根据地下水浮力对基础梁、底板进行设计，根据柱底轴力及单桩承载力对承台进行设计，基础梁、底板配筋与承台配筋是分别计算的。目前工程实践中常规做法是将基础梁、底板钢筋与承台钢筋分别按计算结果进行配置。
1.1荷载取值
计算时程序要求输入恒、活荷载标准。在设计时不能简单的把自重和水浮力荷载作为恒载和活载输入程序。可以把自重荷载和水浮力荷载进行荷载等效组合求得输入程序的恒荷载和活荷载值[1]，也可以较为简单的把自重荷载和水浮力荷载组合设计值除以1.2取值作
为恒荷载，活荷载取值0作为输入程序的荷载参数[2]。框架柱输入承台尺寸，并考虑梁、柱重叠部分作为刚域计算，可减小梁断面及配筋。
1.2求解计算
梁板式地下室底板可采用 SATWE等程序按一层框架结构进行计算。
二、无梁板的计算问题：
2.1计算方法
1、经验系数法：运用经验系数法必须满足下列的条件①活荷载为均布荷载，且不大于恒载的 3 倍；②每个方向至少有 3 个连续跨；
③任一区格内的长边和短边之比不应大于 1.5；④同一方向上的最大跨度与最小跨度之比不应大于1.2；
2、等代框架法，等代框架法的做法是，将无梁楼盖结构沿纵、横柱列方向划分为纵向和横向的等代梁，与柱子形成等代框架。
经验系数法和等代框架法是在电算发展之前的一种实用分析方
法[3]：
1）从无梁楼板中选择一个具有代表性的三维计算单元，把这个三维的计算单元简化为一个二维的梁柱框架结构，该结构即为等效框架。如下图所示：
图1：等代框架计算模型
当无梁楼板结构体系满足经验系数法的限制条件时，上图中的等代梁端负弯矩和等代梁跨中弯矩可以直接给出。这即为经验系数法。
2）将等效框架求得到的框架支座弯矩和跨中弯矩分配给柱上板带和跨中板带。
图2：柱上板带和跨中板带内力分配
3）根据所求得的内力进行截面设计；
3、有限元计算方法，适用面较广。现在采用较多的有限元软件有 PKPM 的SlabCAD 和和其他有限元分析软件，其中SlabCAD有限元分析结果能够得到板的内力和精确的计算配筋值，方便工程师进行结构设计，《地下室结构选型与设计优化》对利用SlabCAD有限元来分析地下室底板进行了简单的叙述[4]。需要注意的是，在 SlabCAD 的后处理中查看节点内力及配筋，因为考虑了柱子和剪力墙的刚度，柱子内部或者剪力墙内部的刚度相对楼板很大，使有些房间边界和柱子中心处内力和配筋都极大，截面配筋设计中应酌情调整。
以上三种分析方法各有特点，总的来说经验系数法收到的限制比较多，并且比较繁琐。相比之下，利用有限元分析地下室底板比较方便。地下室底板由于底板厚度与基础梁高度的比值较大, 底板的刚度不可忽略不计。因此, 传统的杆- 膜单元组合模型理应由精度更高的有限元单元代替, 通常采用壳单元模拟板单元和梁单元可以取得较
真实合理的计算内力[5]。
三、配筋设计
1、地下室底板应该满足设计强度和裂缝、挠度的要求。底板(包括承台)负弯矩一侧(即临水土一侧)裂缝控制0.2 mm，基本上是由裂缝来控制配筋；底板正弯矩一侧(即室内一侧)裂缝控制0.3 mm，基
本上是由钢筋设计强度来控制配筋[6]。
2、地下室底板和承台一般是分开计算求得配筋，在进行设计配
筋时，可利用底板钢筋来代替一部分的承台钢筋，在工程设计实践中，对采用桩基础的地下室，底板及承台进行设计时,将底板钢筋与承台
钢筋统一考虑，联合设计[2]。
3、当采用天然基础加防水板设计时，由于天然基础容易产生沉
降问题，为了满足防水板的计算假定，需要在防水板下设置一层容易压缩材料或者把防水板底土层刨松。未采取有效的措施时候，柱下独立基础沉降时，防水底板承受地基反力，从而形成了筏板基础，是的地下室底板承受较大的地基反力，容易改变底板受力状态，产生裂缝，也使得底板处于不安全的工作状态[7]。当持力层为岩石层或者采用
嵌岩桩等有效措施控制沉降时，可以不考虑该问题。
参考文献
[1] 黄梅芝.地下室底板的SATWE 计算[J]. 建材与装饰. 2008 (5)：93-94.
[2] 赵艳秋，丁荣龙，鲍育明.采用桩基的建筑地下室底板及外
墙的结构设计[J]. 建筑结构. 2010(4)：276-278.
[3] 朱聘儒.双向板无梁楼盖[M].北京：机械工业出版社，1999.
[4] 杨慧来.地下室结构选型与设计优化[J]. 建筑与结构设计. 2010 (8)：65-67.
[5] 肖德周,张元坤. 梁板式地下室底板设计和计算分析[J].
广东土木与建筑. 2007(12) ：11-12.
[6] 王蕾,任智勇. 带承台地下室底板在水浮力作用下的设计[J]. 山西建筑. 2008(1)：104-105.
[7] 余立荣, 莫世海,王伦兵.某工程地下室底板开裂原因分析及处理[J].工程质量. 2009(3)：53-54.
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