無梁樓蓋計算分析與設(shè)計

文/李陽國 深圳市華陽國際工程設(shè)計股份有限公司長沙分公司 湖南長沙 410000

無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系，在空間利用上有絕對的優(yōu)勢，近幾年無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系大量用于地下室樓蓋。同時因設(shè)計不成熟、施工不重視，導(dǎo)致該體系在施工過程中事故頻發(fā)。本人結(jié)合近些年的設(shè)計經(jīng)驗及對規(guī)范的理解對無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系提出以下個人設(shè)計建議。

1、柱帽、托板類型

無梁樓蓋柱帽、托板類型有以下幾種類型,見圖1：

類型一及類型三適合用于荷載相對較小的情況，如地下室中間層樓蓋。地下室頂板等作用荷載較大的情況通常采用類型二（柱帽+托板）的形式。

2、截面尺寸取值

樓板板厚的取值，首先需要滿足柱帽或者托板對它的沖切，建議控制沖切系數(shù)不大于0.75。除了控制柱帽或托板對它的沖切外，還應(yīng)該重視配筋的選取。無梁樓蓋配筋均為雙層雙向配筋后柱帽位置再附加短鋼筋，建議附加短鋼筋與拉通鋼筋的級差不超過三級。如計算出來的結(jié)果導(dǎo)致拉通鋼筋與附加鋼筋級差較大時應(yīng)適當(dāng)?shù)募雍駱前濉?/p>

柱帽及托板厚度取值取決于沖切、受彎計算，建議控制沖切計算時沖切系數(shù)不大于0.75，受彎計算時需反復(fù)調(diào)試托板厚度以達(dá)到同上a 條控制附加短鋼筋與拉通鋼筋的級差。

托板寬度取值，主要也是根據(jù)配筋率及拉通筋與附加筋的級差控制。建議取值可參考按照13～14 柱跨度取值，當(dāng)樓板厚度較厚大于400mm 時托板寬度可取小值，當(dāng)樓板厚度較薄小于300mm 時托板寬度可取大值。

3、無梁樓蓋的傳力

圖1

在普通的梁板結(jié)構(gòu)體系中，梁剛度遠(yuǎn)大于樓板的平面外剛度，我們一般假定樓板平面內(nèi)剛度無限大，平面外剛度為0，同時采用“梁剛度放大系數(shù)”來彌補樓板的面外剛度，這樣樓板荷載傳遞到梁再傳遞給豎向構(gòu)件，傳力路徑簡單清晰。但在無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系中，因沒有明顯梁的作用，所以樓板荷載是直接傳遞到豎向構(gòu)件的，計算應(yīng)考慮樓板的平面內(nèi)和平面外剛度，軟件計算中樓板按彈性樓板6 考慮。在實際工程的設(shè)計過程中，地下室的柱網(wǎng)往往都是不規(guī)則的，因為沒有設(shè)梁明確它的傳力路徑，所以無梁樓蓋傳力都是就近原則形成柱上板帶，在設(shè)計中應(yīng)該重點梳理板帶的設(shè)置是否有誤。

4、計算分析

在地下室頂板設(shè)計過程中，如出現(xiàn)以下幾種情況建議該范圍按普通梁板結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計：塔樓周邊與地下室頂板交界位置的異形板塊、開洞周邊一跨樓板范圍。在設(shè)計過程中如果出現(xiàn)特別異形或者開洞的時候，樓板的傳力路徑很難判斷，在柱帽位置會經(jīng)常出現(xiàn)應(yīng)力集中，導(dǎo)致該位置配筋很大，總之在設(shè)計過程中如無法準(zhǔn)確判斷樓蓋的傳力路徑的時候建議按照有梁樓蓋體系進(jìn)行設(shè)計。

在設(shè)計過程中，因柱帽和托板很厚，容易忽略柱帽和托板處的配筋率控制，建議設(shè)計過程應(yīng)按托板厚度保證托板處的最小配筋率。否則一旦樓面荷載過載極有可能在托板位置出現(xiàn)少筋破壞。

在設(shè)計過程中，應(yīng)特別注意不平衡彎矩的影響，如消防車道周邊、施工車輛流線附近、大小柱跨、覆土變化處等等。目前園林景觀的設(shè)計往往滯后，對其設(shè)計過程應(yīng)有監(jiān)督過程，應(yīng)及時對其最終設(shè)計結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。

在計算柱軸壓比及配筋時，因消防車荷載很大，但出現(xiàn)概率小，作用時間短，消防車荷載可乘折減系數(shù)，具體折減系數(shù)取值需根據(jù)消防車不利布置計算得出。有些設(shè)計計算軟件在計算過程中對柱、柱帽的沖切計算時也對消防車荷載取的相同的折減系數(shù)。沖切破壞是突然發(fā)生的脆性破壞，破壞前無明顯征兆，在某個節(jié)點發(fā)生破壞后將進(jìn)行內(nèi)力重分布，引起相鄰節(jié)點分擔(dān)的荷載增大，易出現(xiàn)連續(xù)性倒塌。對消防車荷載或偶然荷載在沖切計算時不建議采用與柱內(nèi)力計算相同的折減系數(shù)，建議進(jìn)行單獨沖切計算復(fù)核。

5、構(gòu)造措施

托板鋼筋應(yīng)錨入樓板，托板水平鋼筋與樓板鋼筋之間應(yīng)設(shè)置拉結(jié)鋼筋，拉結(jié)鋼筋間距不大于托板鋼筋間距3 倍。確保托板與樓板的整體性，否則樓板破壞過程中柱帽處面層混凝土容易崩裂，會直接導(dǎo)致板面鋼筋直接失效。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》6.6.4 條第1 款，無柱帽平板應(yīng)在柱上板帶中設(shè)置構(gòu)造暗梁，規(guī)范此處注明“無柱帽平板”。在平時的無梁樓蓋設(shè)計中一般都建議設(shè)計托板或柱帽，同時參照該條設(shè)置構(gòu)造暗梁。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》6.6.4 條第3 款，沿兩個主軸方向通過柱截面的板底連續(xù)鋼筋的總截面面積As ≥NG/fy。雖為防止無柱帽板柱結(jié)構(gòu)在柱邊開裂后樓板的脫落。個人建議在有托板柱帽的情況下也可參考其采用構(gòu)造加強(qiáng)措施，當(dāng)設(shè)置有柱帽時，考慮柱帽具備足夠錨固要求，也可考慮沿兩個主軸方向通過柱帽截面的板底連續(xù)鋼筋的總截面面積As ≥NG/fy。以上兩條構(gòu)造詳見下圖A-A：

柱帽托板板面附加鋼筋長度取值，延伸至按正截面受彎承載力計算不需要該鋼筋的截面以外不小于h0 且不小于20d 處，且從該鋼筋強(qiáng)度充分利用截面伸出的長度不應(yīng)小于1.2la 與h0 之和。在滿足上述條件的前提下，建議實際設(shè)計過程中附加鋼筋長度自托板或柱帽邊算起不小于相鄰兩托板或柱帽邊凈距離的1/4。

邊框梁的拉結(jié)作用使結(jié)構(gòu)體系具有更加好的延性和整體性，無梁樓蓋的邊梁設(shè)計應(yīng)有足夠的剛度。建議邊梁寬度不小于無梁樓板厚度，梁高不小于板厚的2.5 倍，邊框梁應(yīng)加強(qiáng)抗扭構(gòu)造縱筋及箍筋。