無(wú)梁樓蓋及其承載力研究

葉芳芳

（浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310028）

無(wú)梁樓蓋及其承載力研究

葉芳芳

（浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310028）

近年來(lái)，隨著房地產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化和經(jīng)濟(jì)上行的壓力，對(duì)結(jié)構(gòu)成本要求也越來(lái)越高。無(wú)梁樓蓋正以其出色的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，在城市建設(shè)中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。文章以分析無(wú)梁樓蓋在建筑工程實(shí)踐中的重大意義入手，通過(guò)對(duì)比不同的分析方法，綜合研究無(wú)梁樓蓋的承載力。

無(wú)梁樓蓋；承載力；等代框架

1 無(wú)梁樓蓋的現(xiàn)實(shí)意義及研究方法

1.1 無(wú)梁樓蓋在建筑工程實(shí)踐中的意義

無(wú)梁樓蓋不設(shè)梁，是一種雙向受力的板柱結(jié)構(gòu)。無(wú)梁樓蓋具有建筑空間大、便于設(shè)備管道的布置和安裝、有效提高房屋凈高的特點(diǎn)。地下室結(jié)構(gòu)中應(yīng)用無(wú)梁樓蓋能夠減少基礎(chǔ)土方的深度，從而減少基坑開(kāi)挖的土方量和基坑圍護(hù)費(fèi)用。當(dāng)遇到地下水位埋深淺時(shí)，還可減少施工降水的費(fèi)用。更難能可貴的是，無(wú)梁樓蓋在施工中具有支模簡(jiǎn)單、鋼筋制作及綁扎簡(jiǎn)單方便以及節(jié)省模板等特點(diǎn)，相對(duì)于有梁樓蓋來(lái)說(shuō)縮短了建造周期，為建筑工程實(shí)踐帶來(lái)了諸多益處。

1.2 無(wú)梁樓蓋承載力之研究方法

（1）經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法又稱為直接設(shè)計(jì)法，是在試驗(yàn)分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用極限平衡的物理原理，科學(xué)統(tǒng)籌分配板和梁，按各自截面成比例承受彎矩的無(wú)梁樓蓋承載力之研究方法。在豎向荷載作用下，符合以下條件時(shí)可采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法：①結(jié)構(gòu)的每個(gè)方向至少有3個(gè)連續(xù)跨，以保證有足夠的抗側(cè)剛度；②任一區(qū)格的長(zhǎng)邊與短邊之比不大于1.5；③同一個(gè)方向上的最大跨度與最小跨度之比不大于1.2；④活荷載為均布荷載，且不大于恒載的3倍。

（2）等代框架法實(shí)際上是把一定寬度的樓板當(dāng)作“等代梁”，然后在兩個(gè)方向分別計(jì)算平面框架。如果有柱帽的話，需要將其視為剛域，修正等代梁和框架柱的線剛度。等代框架法可以考慮豎向荷載與水平荷載，不過(guò)需要注意兩種情況下的等代梁寬度取值不一樣。無(wú)梁樓蓋在豎向荷載作用下，通過(guò)板帶的彎矩把荷載及變形傳給柱，使板和柱形成等代框架；在水平荷載作用下，由柱把水平荷載傳給板帶，柱的抗彎剛度比板帶小，板帶的寬度也取得小。所以無(wú)梁樓蓋承受到豎向荷載時(shí)，取板跨中心線之間的間距，即LX及LY；當(dāng)無(wú)梁樓蓋承受到水平荷載時(shí)，取板跨中心線之間距離的1/2，即LX/2及LY/2。等代框架法適用于任一區(qū)格的長(zhǎng)跨和短跨之比大于2，可用以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法受到限制的地方。

（3）有限元法并不只是簡(jiǎn)化或等代，而是根據(jù)無(wú)梁樓蓋的柱上和跨中板帶及柱帽尺寸，采用有限元單元無(wú)梁樓蓋分割成若干個(gè)單元，并用具有板殼的一元有限元程序進(jìn)行求解。有限元法以單元之間的變形協(xié)調(diào)為前提，真實(shí)的反應(yīng)了樓蓋的實(shí)際受力過(guò)程。所以有限元法可以分析任意形狀、邊界和荷載工況作用下的樓板。

2 無(wú)梁樓蓋抗沖切分析

無(wú)梁樓蓋的抗沖切承載能力分析是設(shè)計(jì)中非常重要的內(nèi)容。它的板柱節(jié)點(diǎn)破壞屬脆性沖切破壞，在水平荷載作用下，板柱節(jié)點(diǎn)部位產(chǎn)生不對(duì)等的彎矩，不對(duì)等的彎矩在板柱間不斷減弱板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切承載能力。

2.1 無(wú)抗剪鋼筋的無(wú)梁樓蓋混凝土板抗沖切研究

（1）無(wú)梁樓蓋抗沖切承載原理。當(dāng)混凝土板內(nèi)受拉鋼筋密集地破壞錐形截面，將會(huì)增大混凝土無(wú)梁樓蓋受壓高度和暗榫作用，從而使混凝土無(wú)梁樓蓋抗剪強(qiáng)度增加。在建筑工程中，受拉鋼筋的增多將會(huì)導(dǎo)致板頂混凝土的保護(hù)層從結(jié)構(gòu)主體脫落。混凝土板內(nèi)受拉鋼筋亦未起到有效的暗榫作用，故以增大配筋率的方式來(lái)增加抗剪強(qiáng)度，其作用是有局限的。當(dāng)板配筋率較大時(shí)，無(wú)論柱支撐上部區(qū)域是否為板鋼筋，混凝土板皆將被脆性沖切破壞。

（2）無(wú)梁樓蓋受到?jīng)_切破壞時(shí)的形變。當(dāng)無(wú)梁樓蓋受到?jīng)_切破壞時(shí)，其極限界面上大底小，呈現(xiàn)出倒圓錐形。無(wú)梁樓蓋中的鋼筋在受到?jīng)_切破壞時(shí)，若配筋不足則可能屈服。其與建筑柱子相銜接的下部界面，會(huì)圍繞柱子周圍受壓、受剪?；谌S受力狀態(tài)而產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)，將使雙向板的沖切抗剪強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單向板?；炷翢o(wú)梁樓蓋的抗沖切破壞界面呈斜向的錐面形狀，在工程實(shí)踐中為了方便計(jì)算通常將此斜向破壞界面簡(jiǎn)化稱為豎向受剪面。

（3）影響無(wú)梁樓蓋混凝土板抗沖切強(qiáng)度的要素有很多，主要考慮以下3種因素：①混凝土板的抗沖切強(qiáng)度混凝土材料本身的抗拉強(qiáng)度；②沖切荷載面或柱截面的長(zhǎng)、短邊比；③無(wú)梁樓蓋中使用的混凝土材料的骨料種類。

2.2 無(wú)梁樓蓋的抗剪承載力設(shè)計(jì)分析

無(wú)梁樓蓋的抗剪承載力設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在其受力部位上，而其抗剪部位一般在板和柱的結(jié)點(diǎn)處。故對(duì)于板和柱結(jié)點(diǎn)的抗剪設(shè)計(jì)，可認(rèn)為是對(duì)無(wú)梁樓蓋整體抗剪破壞的能力進(jìn)行設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，無(wú)梁樓蓋板之柱節(jié)點(diǎn)處的抗剪有兩種設(shè)計(jì)方案：①適用抗剪鋼筋；②不適用抗剪鋼筋。針對(duì)不同的情況，無(wú)梁樓蓋的抗剪鋼筋則分為箍筋和彎起鋼筋兩種型號(hào)。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，全面考慮結(jié)構(gòu)的承載能力而決定是否使用抗剪鋼筋及其型號(hào)。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)梁樓蓋在工程實(shí)踐中具有許多優(yōu)點(diǎn)，但抗震性能差、易受沖切破壞。布置結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量將無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成剛性方案，使水平荷載集中由抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)，減小板柱節(jié)點(diǎn)部位由水平荷載產(chǎn)生的彎矩；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取設(shè)置邊梁、減小邊跨柱網(wǎng)尺寸、盡可能保證柱網(wǎng)尺寸相差不大等措施增強(qiáng)板柱節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)從計(jì)算方法、構(gòu)造措施等方面通盤考慮，使得無(wú)梁樓蓋能更好地為工程實(shí)踐服務(wù)。

[1]黃川騰.空心樓蓋結(jié)構(gòu)分析方法及板柱節(jié)點(diǎn)沖切問(wèn)題研究[D].重慶大學(xué),2015.

TU398+.1

A

2096-2789（2016）12-0251-01

葉芳芳（1982-），女，浙江上虞人，碩士，工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。