摘要：運用PKPM軟件進行無梁樓蓋結構的設計，對軟件中參數及結果的合理取用給出建議，并結合實際工程提出設計建議。
關鍵詞：無梁樓蓋，SLABCAD，柱帽，柱上板帶，跨中板帶
1概述
無梁樓蓋是地下建筑中常見結構形式，是近年來發(fā)展較為迅速的一項建筑結構新技術。較之傳統(tǒng)的密肋梁結構體系它具有整體性好、建筑空間大，可有效地增加層高，減少地庫埋深等優(yōu)點。在施工方面，采用無梁樓蓋結構體系的建筑物具有施工支模簡單、樓面鋼筋綁扎方便，設備安裝方便等優(yōu)點，從而大大提高了施工速度。因此，采用無梁樓蓋結構具有明顯的經濟效益和社會效益。
2設計步驟及參數的合理取用
對無梁樓蓋這種結構來說，其設計計算主要分為兩塊：結構整體的空間結構分析和無梁樓蓋本身的分析計算。目前，PKPM系列結構設計軟件對這兩方面的設計都已經有比較成熟的分析方法。下面我就此分別做一些介紹：
2.1無梁樓蓋的整體三維計算
無梁樓蓋結構的整體計算可按框架結構模式通過PKPM軟件中的SATWE軟件進行。但需要注意的有三點：
一是荷載的合理輸入，按照《08版SLABCAD用戶手冊和技術條件》的說明，舊版程序樓板自重是包含在恒載中輸入的，新版本程序將自動根據板厚計算樓板自重，因此在面均布恒載中不應該包含樓板自重。
二是框架梁的輸入，在PMCAD人機交互式輸入時，除在邊界處及樓梯等開洞處應布置實梁外，其余軸線部位應布置截面尺寸為100*100的矩形截面虛梁。這里布置虛梁的目的有二：其一是為了SATWE軟件在接力PMCAD的前處理過程中能夠自動讀取樓板的外邊界信息；其二是為了輔助彈性樓板單元的劃分。虛梁沒剛度，所以虛梁不參與結構的整體分析，實際上SATWE的前處理程序會自動將所有的虛梁刪掉。
三是特殊構件的補充定義，樓板要定義成“彈性板6”，在此基礎上，SATWE軟件能真實模擬樓板平面內和平面外的剛度，我們就可以直接對無梁樓蓋體系進行三維分析計算。另一點需要注意的是，由于在此定義了彈性樓板，我們必須選擇“總剛算法”進行計算。
2.2樓蓋的設計計算
無梁樓蓋的整體分析計算完成后，我們可以利用特種結構中的“復雜樓板分析與設計軟件”SLABCAD模塊進行樓蓋的分析計算。首先點取第一步“樓板數據生成及預應力信息輸入”菜單來生成有關的計算數據，并將相應的計算條件及計算參數進行定義。當然，此時必須注意的是：由于有限元的計算原理所致，對于樓板的有限元劃分長度不一樣可能會對計算結果及精度產生一定的影響。同時我們還可補充輸入無梁樓蓋的其它數據，如樓板的洞口及柱帽等特殊構件，并可對樓板不同部位的板厚進修改；同時，我們還可以在樓板上添加任意的荷載，包括在PMCAD建模時無法輸入的板上的任意線荷載及點荷載；此外，我們還可以輸入支座沉降及約束等補充數據。SLABCAD的補充數據輸入完畢后我們就可以通過第二步“樓板分析與配筋設計”菜單對無梁樓蓋進行設計計算了。對無梁樓蓋的計算內容主要包括樓板的內力、位移、配筋計算及板的沖切驗算等。計算完畢后再通過第三步“分析結果輸出與圖形顯示”菜單查詢其計算結果，此步驟中顯示的主要是內力、配筋的點值等原始數據，在第四步“板帶交互設計及驗算”中，所有的顯示結果會按照板帶寬度的劃分以梁的形式表現出來，比較直觀。
3工程實例
3.1工程概況
嘉寶永翔新苑動遷房基地，總建筑面積25萬平米，該小區(qū)為一個單層獨立地下車庫，為雙層機械式停車，該地下車庫長約105m,寬約85m,頂板標高-1.200m,層高4.2m，頂板平均覆土厚度0.9m，典型柱網為5.7mx8.1m,6.1mx8.1m，結構形式采用板柱結構體系。此工程位于上海市嘉定區(qū)，抗震設防烈度7度，上海Ⅳ類土，特征周期Tg=0.9s。平面施工圖部分截取如下：


3.2板柱結構體系構件截面的選定
板柱結構體系中柱截面主要由軸壓比控制，此工程中柱選500x500混凝土柱；無梁樓板的板厚除應滿足抗沖切要求外，尚應滿足剛度及撓度的要求，其厚度抗震設計時不應小于200mm,一般按L/35~L/30初步確定；柱帽及柱上托板的尺寸由板的受沖切承載力決定，其外形需兼顧建筑外觀要求，柱帽有效寬度bce一般為0.2~0.3L,對于中級荷載，經濟合理的柱帽寬度a為0.35L,合理值的柱帽有效寬度bce為0.22L。所以本工程中，樓板厚度h=350mm,柱帽總厚度為h=600mm，柱帽平面尺寸為2.2mx2.8m,詳見附圖：

3.3計算結果的分析與取用
計算結果中，板的抗沖切、撓度、配筋等結果可直接選用，但程序還無法進行裂縫計算，這部分需要手工復核，通常我們要分別對柱上板帶的柱邊、柱帽邊和跨中，跨中板帶的支座邊和跨中等正負彎矩最大的地方進行驗算，柱帽區(qū)域內彎矩取值時可按彎矩點值取平均值計算，柱帽區(qū)域外取驗算部位的最大值，舉例如下：

X向柱上板帶裂縫驗算彎矩及驗算截面取值：
M柱邊支座=（182.27+577.52+195.35）/3=318.38KN.M/Mbxh=1000x600
M柱帽邊支座=（103.47+84.28+115.08）/3=100.9KN.M/Mbxh=1000x350
M跨中板底=77.51KN.M/Mbxh=1000x350
其余部分按《混凝土結構設計規(guī)范》第8章第1節(jié)規(guī)定進行計算即可。
4設計建議
綜上所述，一個無梁樓蓋地下車庫的計算工作基本完成，但在完成施工圖
設計的過程中，還有一些容易忽略的問題總結如下，供設計人員參考：
4.1端跨是地下無梁樓蓋設計的重點
計算表明，無論采用何種無梁樓蓋形式，第一跨中彎矩和第一內支座彎矩都是最大值，經驗系數法的計算公式也能驗證這一點。為減小邊跨跨中彎矩，增強邊柱和角柱的抗沖切承載力，在建筑平面布置允許的條件下，宜將無梁樓板伸出邊柱的外側，伸出長度（從板邊緣至外柱中心）不宜大于伸出方向跨度的0.4倍。當樓板不能外伸時，應采用有邊梁的平板結構體系，利用邊梁受扭減少邊柱和角柱節(jié)點內由于豎向荷載引起的彎矩和剪力。
4.2邊支座設置端柱帽是保證端跨安全的重點
在一些設計中，設計人員在邊跨未設置端柱帽，這種情況應在合理分析后方可采用。設置柱帽可以有效地提高邊跨外支座板帶的抗彎剛度，相比不變截面板帶，柱帽將板帶負彎矩提高，由柱帽形成的剛域來承擔。如果采用經驗系數法設計，取消該柱帽還會造成實際結構模型與計算假定不相符。經驗系數法中很重要一點是，利用柱帽形成的節(jié)點剛域減少板帶計算跨度，柱上板帶負彎矩是柱帽剛域邊緣的削峰值，沒有邊支座柱帽就等于增加端跨板帶計算跨度，計算時就不能利用柱帽形成的有效寬度bce。筆者認為邊跨跨度小于內跨，墻內邊到第一內支座剛域處的長度小于（L-2bce/3）時，才可以考慮取消設置邊支座柱帽。
4.3沖切設計
厚覆土、大荷載的地下車庫的頂板，其厚度主要是由無梁樓蓋的沖切控制，而不是柱上板帶抗彎設計控制的，且不可因看到柱上板帶配筋量少而輕易地減薄板厚，造成樓板的沖切承載力不足而造成安全隱患。等厚度板的受沖切承載力的驗算位置，應取距柱邊h0/2處的沖切臨界截面；對帶柱帽的不等厚度平板，除了要驗算上述臨界截面的受沖切承載力之外，尚應驗算距離柱帽邊緣h0/2處板的受沖切承載力；當板厚受限制時，也可在板內配置箍筋或彎起鋼筋。受沖切截面的控制條件及受沖切承載力計算，應按照《混凝土結構設計規(guī)范》第7章第7節(jié)規(guī)定進行。
5結束語
現有文獻對無梁樓蓋設計是有針對性和限制要求的，計算方法也不是唯一的，所產生的計算結果也存在一定差異，設計人員應在電算的基礎上仔細分析結果的合理性，并采取合理可靠的構造措施，才能讓設計更安全可靠。
參考文獻
1中華人民共和國國家標準，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）
2中華人民共和國國家標準，《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）（2006版）
3 中華人民共和國國家標準，《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）(2008版)
4 建設部工程質量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司，中國建筑標準設計研究所，編《全國民用建筑工程設計技術措施—結構》
5 中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編《復雜樓板分析與設計軟件用戶手冊及技術條件》
6 李國勝編《多高層鋼筋混凝土結構設計中疑難問題的處理及算例》