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（河南徐辉建筑工程设计有限公司，河南，郑州，450000）
【摘要】本文详细阐述了宽扁梁的技术特征和工程特性，并介绍了宽扁梁在郑州某地下车库的应用情况，应用结果表明，对于有净高特殊要求的地下车库，宽扁梁是一种较为经济且容易保证质量的楼盖型式。
【关键词】宽扁梁；地下车库；净高
1 前言
郑州地区地下车库多采用普通梁板楼盖，由人防要求的地下车库中应用也比较普遍。其原因主要在于：①普通梁板楼盖在工程中大量采用，施工难度不大，易于保证质量；②地下车库顶一般均有覆土，其上还有消防车道和景观，荷载较大，通过加大梁高的方式结构受力更合理；③施工速度快，工程中应用普遍，施工单位不需要再理解消化，容易操作，工人施工起来很快。
当地下水位距地面很近时，或设备对净空要求高时，往往层高受到限制，不能采用普通梁板楼盖。工程中常见结构形式有井字梁楼盖、密肋楼盖、现浇空心楼盖。井字梁楼盖对降低梁高作用不明显；密肋楼盖能明显降低梁高，但给设备布置带来麻烦，其模壳需要定制，总体造价偏高；现浇空心楼盖能弥补密肋楼盖对设备的影响，其箱体需要定制，施工保证措施要求极高，总体造价也偏高。
高层建筑的地下室往往用做汽车库和设备机房，柱距较大，采用一般梁板式楼盖时，由于梁截面高度大，机电管道需要在梁下通行，因此，层高多数在 3.8～4.5m之间，机电设备用房还需另行考虑。当有多层地下室时，地下一层顶板作为上部结构的嵌固部位，按现行规范规定应采用梁板结构。
建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)第6.1.14条规定：“地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构”。全国民用建筑工程设计技术措施2009版第21页对梁板体系做了明确：主次梁楼盖、大板楼盖、井字梁楼盖。同时明确地下室顶板不宜采用无梁楼盖。
地下室顶板作为上部结构的嵌固部位能否采用現浇空心楼盖规范尚无定论，经省内知名专家论证，形成意见如下：“地下室顶板不应采用无梁楼盖，若采用现浇空心楼盖，建议设明梁(或抗弯刚度较大的暗梁)”
按地下室顶板覆土1.8米，同时考虑消防车荷载，若采用现浇空心楼盖，至少需用筒芯300高，上下板厚150。地下工程防水技术规范(GB 50108-2008)第4.1.7条规定：防水混凝土结构厚度不应小于250mm。若考虑顶板厚调整为250，底板厚调整为100，加上筒芯高300，楼盖高度将达到650高。按宽扁梁的构造要求结合受力需要梁高为700，与空心楼盖厚度差别不大。采用宽扁梁楼盖后，顶板250厚即可，不必再设100厚下层板，更容易达到抗震规范和地下工程防水技术规范要求。
经对普通梁板楼盖、空心楼盖、宽扁梁楼盖三种方案计算，通过经济分析得出结论：空心楼盖含钢量为60.88kg/m2，宽扁梁楼盖含钢量为81.2kg/m2，普通梁板楼盖含钢量为62.60kg/m2，采用宽扁梁楼盖较空心楼盖含钢量高20.32kg/m2，较普通梁板楼盖含钢量高18.6kg/m2。
2 宽扁梁楼盖的技术特征和工程特性
宽扁梁楼盖是从无梁楼盖基础上发展起来的，介于普通梁板楼盖与无梁楼盖之间的一种新型楼盖体系，是普通梁板楼盖中的一种，是将普通梁的梁高降低，改用加宽梁宽的方式改进而成的楼盖形式。由于其在结构设计中较容易实现“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的抗震设计理念，而且宽扁梁只要设计、构造措施得当，能够改善框架节点的延性，增加节点区在地震作用下的变形能力。有效避免了在施工过程中框架节点区钢筋过于密集，混凝土难以灌注、振捣的尴尬局面。
宽扁梁楼盖集合了井字梁楼盖、密肋楼盖、现浇空心楼盖的综合优势，适用于对净高和层高要求较高的情况。考虑功能要求和造价影响，地下车库层高受限制的情况越来越多，也促进了宽扁梁楼盖体系的发展和应用。地下车库梁主要承受竖向荷载，以抗弯为主，截面抗弯除加高梁高外，还可通过改变梁宽实现。截面刚度与梁高成立方关系，梁高加高一倍，截面刚度增加8倍；截面刚度与梁宽成线性关系，梁宽加宽一倍，截面刚度增加2倍。
抗震规范仅对宽扁梁截面有规定，但没有设计细则。
国外的学者认为：节点区的所有力平衡是关键，宽梁的部分筋若在柱外侧通过时，在斜压杆的上下端就没有能起平衡作用的竖向压力，在柱外的那部分梁可能被剪坏。他们据此提出两种解决方法：1、将梁的上部钢筋全部配置在柱宽范围内；2、配置竖向筋以承担压杆推力产生的竖向分力。
国内的文献指出前种方法仅适用于梁比柱稍宽一点的情况，否则，柱内钢筋将密得无法施工，若以牺牲梁的有效高度而设置多排筋，显然也不合理，但我们要求有70%左右的钢筋通过柱子。对第二种方法，国内有不少的专门论述。有关实验指出，宽扁梁在静载和低周反复荷载作用下，破坏区域基本在节点外核心区。在外核心区设置箍筋可以起到保护内核，转移塑性铰的作用，而且有必要设穿过柱内的垂直钢筋，以增强外核心区的强度。综上所述，节点设计中，节点外核心区抗扭是宽扁梁的核心所在。
通过对宽扁梁的裂缝进行计算后发现：由强度控制的梁，如果配筋率较大时，则裂缝宽度难以满足，须加大配筋，根据经验，当配筋率达到2%左右时，就应注意裂缝问题。验算宽扁梁的挠度时，在支撑情况和跨度一定时，其刚度就起着决定性作用，宽扁梁不宜布置双排筋，有效高度的增多或减少都影响受力。
与宽扁梁重合部分的板，其作用机理已与纯板完全不同，与梁共同作用并相互协调。考虑板的内力塑性重分布，一般对四周与梁整体连接的板中间跨的跨中截面，计算弯距可减少20%。连续板跨中由于正弯距作用截面下部开裂，支座由于负弯距作用截面上部开裂，使得板的实际轴线成拱形，拱形支座位于梁边附近。
3 工程应用实例
郑州市龙子湖大学城某项目，共15栋26层住宅楼，通过单层地下车库相连。工程所在场地历史最高水位埋深在自然地面以下1.0m左右，基坑开挖最深为现状地面以下2.7m左右，抗浮设计水位按历史最高水位。
为尽可能降低层高，减少降水和抗浮费用，甲方要求层高做到3.9米，设备管线预留空间0.9米高，设备下净空要求2.3米，结构梁高最高限制在0.7米。地下车库柱网8.1m×8.4m，其上有1.8米厚覆土，顶板上除消防车道外布置有景观，采用普通梁板楼盖时，主梁500x1000~1100，次梁400x800，板厚250mm；采用宽扁梁楼盖时，主梁800~1000x700，次梁300x650，板厚250mm；
两种结构形式整体经济性指标数据见下表
楼盖形式 建筑层高
(mm) 结构高度
(mm) 混凝土含量
(m3/m2) 钢筋含量(kg/m2)
普通梁板
楼盖 4300 1100 1.15 99
宽扁梁楼盖 3900 700 1.20 125
通过比较可以看出，若保持净空不变，与普通梁板楼盖相比，宽扁梁楼盖层高减少了400mm。钢筋含量的增加完全可以通过层高的减少弥补，考虑由于层高的降低带来的土方开挖、降水、抗浮费用减少及施工周期缩短，仍具有相当优势。
4 结论
4.1 本项目采用宽扁梁楼盖，承载力和变形满足现行规范要求，施工周期缩短，整体造价有所降低。
4.2 地下车库采用宽扁梁楼盖，通过了施工图审查，实施后视觉效果良好。
参考文献
[1] 中华人民共和国标准 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2010
[2] 傅学怡 宽扁梁设计建议 建筑结构
【摘要】本文详细阐述了宽扁梁的技术特征和工程特性，并介绍了宽扁梁在郑州某地下车库的应用情况，应用结果表明，对于有净高特殊要求的地下车库，宽扁梁是一种较为经济且容易保证质量的楼盖型式。
【关键词】宽扁梁；地下车库；净高
1 前言
郑州地区地下车库多采用普通梁板楼盖，由人防要求的地下车库中应用也比较普遍。其原因主要在于：①普通梁板楼盖在工程中大量采用，施工难度不大，易于保证质量；②地下车库顶一般均有覆土，其上还有消防车道和景观，荷载较大，通过加大梁高的方式结构受力更合理；③施工速度快，工程中应用普遍，施工单位不需要再理解消化，容易操作，工人施工起来很快。
当地下水位距地面很近时，或设备对净空要求高时，往往层高受到限制，不能采用普通梁板楼盖。工程中常见结构形式有井字梁楼盖、密肋楼盖、现浇空心楼盖。井字梁楼盖对降低梁高作用不明显；密肋楼盖能明显降低梁高，但给设备布置带来麻烦，其模壳需要定制，总体造价偏高；现浇空心楼盖能弥补密肋楼盖对设备的影响，其箱体需要定制，施工保证措施要求极高，总体造价也偏高。
高层建筑的地下室往往用做汽车库和设备机房，柱距较大，采用一般梁板式楼盖时，由于梁截面高度大，机电管道需要在梁下通行，因此，层高多数在 3.8～4.5m之间，机电设备用房还需另行考虑。当有多层地下室时，地下一层顶板作为上部结构的嵌固部位，按现行规范规定应采用梁板结构。
建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)第6.1.14条规定：“地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构”。全国民用建筑工程设计技术措施2009版第21页对梁板体系做了明确：主次梁楼盖、大板楼盖、井字梁楼盖。同时明确地下室顶板不宜采用无梁楼盖。
地下室顶板作为上部结构的嵌固部位能否采用現浇空心楼盖规范尚无定论，经省内知名专家论证，形成意见如下：“地下室顶板不应采用无梁楼盖，若采用现浇空心楼盖，建议设明梁(或抗弯刚度较大的暗梁)”
按地下室顶板覆土1.8米，同时考虑消防车荷载，若采用现浇空心楼盖，至少需用筒芯300高，上下板厚150。地下工程防水技术规范(GB 50108-2008)第4.1.7条规定：防水混凝土结构厚度不应小于250mm。若考虑顶板厚调整为250，底板厚调整为100，加上筒芯高300，楼盖高度将达到650高。按宽扁梁的构造要求结合受力需要梁高为700，与空心楼盖厚度差别不大。采用宽扁梁楼盖后，顶板250厚即可，不必再设100厚下层板，更容易达到抗震规范和地下工程防水技术规范要求。
经对普通梁板楼盖、空心楼盖、宽扁梁楼盖三种方案计算，通过经济分析得出结论：空心楼盖含钢量为60.88kg/m2，宽扁梁楼盖含钢量为81.2kg/m2，普通梁板楼盖含钢量为62.60kg/m2，采用宽扁梁楼盖较空心楼盖含钢量高20.32kg/m2，较普通梁板楼盖含钢量高18.6kg/m2。
2 宽扁梁楼盖的技术特征和工程特性
宽扁梁楼盖是从无梁楼盖基础上发展起来的，介于普通梁板楼盖与无梁楼盖之间的一种新型楼盖体系，是普通梁板楼盖中的一种，是将普通梁的梁高降低，改用加宽梁宽的方式改进而成的楼盖形式。由于其在结构设计中较容易实现“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的抗震设计理念，而且宽扁梁只要设计、构造措施得当，能够改善框架节点的延性，增加节点区在地震作用下的变形能力。有效避免了在施工过程中框架节点区钢筋过于密集，混凝土难以灌注、振捣的尴尬局面。
宽扁梁楼盖集合了井字梁楼盖、密肋楼盖、现浇空心楼盖的综合优势，适用于对净高和层高要求较高的情况。考虑功能要求和造价影响，地下车库层高受限制的情况越来越多，也促进了宽扁梁楼盖体系的发展和应用。地下车库梁主要承受竖向荷载，以抗弯为主，截面抗弯除加高梁高外，还可通过改变梁宽实现。截面刚度与梁高成立方关系，梁高加高一倍，截面刚度增加8倍；截面刚度与梁宽成线性关系，梁宽加宽一倍，截面刚度增加2倍。
抗震规范仅对宽扁梁截面有规定，但没有设计细则。
国外的学者认为：节点区的所有力平衡是关键，宽梁的部分筋若在柱外侧通过时，在斜压杆的上下端就没有能起平衡作用的竖向压力，在柱外的那部分梁可能被剪坏。他们据此提出两种解决方法：1、将梁的上部钢筋全部配置在柱宽范围内；2、配置竖向筋以承担压杆推力产生的竖向分力。
国内的文献指出前种方法仅适用于梁比柱稍宽一点的情况，否则，柱内钢筋将密得无法施工，若以牺牲梁的有效高度而设置多排筋，显然也不合理，但我们要求有70%左右的钢筋通过柱子。对第二种方法，国内有不少的专门论述。有关实验指出，宽扁梁在静载和低周反复荷载作用下，破坏区域基本在节点外核心区。在外核心区设置箍筋可以起到保护内核，转移塑性铰的作用，而且有必要设穿过柱内的垂直钢筋，以增强外核心区的强度。综上所述，节点设计中，节点外核心区抗扭是宽扁梁的核心所在。
通过对宽扁梁的裂缝进行计算后发现：由强度控制的梁，如果配筋率较大时，则裂缝宽度难以满足，须加大配筋，根据经验，当配筋率达到2%左右时，就应注意裂缝问题。验算宽扁梁的挠度时，在支撑情况和跨度一定时，其刚度就起着决定性作用，宽扁梁不宜布置双排筋，有效高度的增多或减少都影响受力。
与宽扁梁重合部分的板，其作用机理已与纯板完全不同，与梁共同作用并相互协调。考虑板的内力塑性重分布，一般对四周与梁整体连接的板中间跨的跨中截面，计算弯距可减少20%。连续板跨中由于正弯距作用截面下部开裂，支座由于负弯距作用截面上部开裂，使得板的实际轴线成拱形，拱形支座位于梁边附近。
3 工程应用实例
郑州市龙子湖大学城某项目，共15栋26层住宅楼，通过单层地下车库相连。工程所在场地历史最高水位埋深在自然地面以下1.0m左右，基坑开挖最深为现状地面以下2.7m左右，抗浮设计水位按历史最高水位。
为尽可能降低层高，减少降水和抗浮费用，甲方要求层高做到3.9米，设备管线预留空间0.9米高，设备下净空要求2.3米，结构梁高最高限制在0.7米。地下车库柱网8.1m×8.4m，其上有1.8米厚覆土，顶板上除消防车道外布置有景观，采用普通梁板楼盖时，主梁500x1000~1100，次梁400x800，板厚250mm；采用宽扁梁楼盖时，主梁800~1000x700，次梁300x650，板厚250mm；
两种结构形式整体经济性指标数据见下表
楼盖形式 建筑层高
(mm) 结构高度
(mm) 混凝土含量
(m3/m2) 钢筋含量(kg/m2)
普通梁板
楼盖 4300 1100 1.15 99
宽扁梁楼盖 3900 700 1.20 125
通过比较可以看出，若保持净空不变，与普通梁板楼盖相比，宽扁梁楼盖层高减少了400mm。钢筋含量的增加完全可以通过层高的减少弥补，考虑由于层高的降低带来的土方开挖、降水、抗浮费用减少及施工周期缩短，仍具有相当优势。
4 结论
4.1 本项目采用宽扁梁楼盖，承载力和变形满足现行规范要求，施工周期缩短，整体造价有所降低。
4.2 地下车库采用宽扁梁楼盖，通过了施工图审查，实施后视觉效果良好。
参考文献
[1] 中华人民共和国标准 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2010
[2] 傅学怡 宽扁梁设计建议 建筑结构