無梁樓蓋后期改造實例中的問題分析

田昱峰

（山西經(jīng)濟管理干部學(xué)院，山西 太原030024）

1 概述

無梁樓蓋是指大面積樓板不設(shè)承重梁，樓板直接傳力于承重柱，從而使樓面荷載直接通過柱子傳至基礎(chǔ)的板柱結(jié)構(gòu)體系。無梁樓蓋廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑中，例如大型車庫、大空間商場、對層高有要求的冷藏庫及存儲用房等。

無梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系具有傳力途徑簡潔直接、凈空利用率高、造型美觀、有利于通風(fēng)、便于管線布置和施工的優(yōu)點，所以在特定條件下（如單層地庫），其綜合經(jīng)濟性比傳統(tǒng)梁板結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢。但也因其傳力途徑簡潔直接，所以在滿足同樣設(shè)計安全的基礎(chǔ)上，其抗垮塌冗余度沒有普通梁板結(jié)構(gòu)大，延性稍差，結(jié)構(gòu)板撓度不容易控制，破壞經(jīng)常是突發(fā)性的，沒有預(yù)警期。研究結(jié)合某在建高層小區(qū)無梁樓蓋地下車庫改造施工中遇到的工程問題，進行詳細介紹并加以分析。

2 工程概況

2.1 現(xiàn)場情況

地庫為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，功能為地下1層車庫，其頂板采用鋼筋混凝土無梁樓蓋受力體系，柱網(wǎng)呈正方形分布，柱距為8.1m，頂板厚度為350mm，柱截面尺寸為450mm×800mm，柱帽尺寸為3 200mm×3 200mm，設(shè)計考慮頂板初始覆土厚度為1.8m，并按此考慮荷載。

由于使用功能變化要求，需在地庫相關(guān)區(qū)域新增1間配電室。為此，施工單位在地庫頂板已經(jīng)完成1.8m厚覆土施工后，又對該區(qū)域的覆土進行二次開挖。在挖除該區(qū)域的填土后，便切除了改造區(qū)域的頂板，導(dǎo)致開洞的洞口處及相鄰四周頂板內(nèi)力重分布，而且由于填土集中堆放至洞口相鄰頂板（見圖1），局部區(qū)域承受的荷載也隨之變大，導(dǎo)致開洞處與其相鄰頂板和柱帽開裂，具體開裂范圍包括開洞頂板四周相鄰的9塊板，每塊板平面軸線尺寸為8.1m×8.1m，面積為65.61m2，該區(qū)域范圍總面積約590m2。

當(dāng)施工方發(fā)現(xiàn)該區(qū)域頂板及柱帽開裂后，及時采取了臨時支頂措施（見圖2）。

圖1 改造區(qū)域頂板切除后

圖2 臨時支頂措施

2.2 地庫頂板、柱帽的變形及損傷現(xiàn)狀檢測

對地庫鋼筋混凝土構(gòu)件進行截面尺寸復(fù)核，根據(jù)現(xiàn)場檢測，該地庫鋼筋混凝土構(gòu)件截面尺寸與原設(shè)計圖紙相符。

根據(jù)現(xiàn)場檢測，該地庫新增配電室開洞處周圍相鄰的柱帽及頂板存在明顯的開裂現(xiàn)象，頂板肉眼可見明顯下?lián)稀?/p>

1）柱帽裂縫 柱帽出現(xiàn)裂縫的有Y/36、b/36、Y/38、W/38和W/37柱帽，柱帽同頂板結(jié)合處裂縫呈四周環(huán)繞形分布（見圖3，4）。

圖3 Y/36柱帽裂縫

圖4 b/36柱帽裂縫

Y/36、b/36、Y/37、b/37這4個柱帽在開洞時被截去四分之一，剩余柱帽均明顯開裂，其中Y/36柱帽產(chǎn)生的裂縫最嚴重，裂縫寬度通過測量達到0.5cm，肉眼可見。

2）頂板裂縫 頂板裂縫主要位于軸線W～Y/36～37和軸線U～W/36～38區(qū)域（見圖5），該裂縫長度約為1～3m，其裂縫發(fā)展方向大致平行于軸線方向。其余頂板及柱帽處無明顯變化。

圖5 頂板裂縫

3 地庫頂板裂縫產(chǎn)生的原因及影響分析

3.1 原因分析

1）新增配電室開洞后的頂板及上部荷載較開洞前發(fā)生了變化，施工方在切除頂板時，未在地庫底部主要承重構(gòu)件處采取充分的支撐保護措施。

2）施工時可能局部的施工荷載較大，挖除后的建筑垃圾和填土堆放較為集中，從而進一步加大了局部荷載。切除改造區(qū)域的頂板后，改造區(qū)域由內(nèi)跨變?yōu)槎丝?，所承受的荷載較開洞之前發(fā)生了變化。

從設(shè)計圖紙上看其覆土高度為1.8m，其恒荷載考慮為40.3kN/m2，開洞施工時，臨時堆土的高度達到3m，所承受荷載也增大到58.3kN/m2，在開洞處受力構(gòu)件由內(nèi)跨變?yōu)槎丝绲倪^程中，無梁樓蓋中的內(nèi)力重新分布，彎矩也隨之增大，其變化情況如表1，2所示。

表1 X方向的彎矩變化 單位：kN·m

表2 Y方向的彎矩變化 單位：kN·m

頂板上所承受的荷載由40.3kN/m2變?yōu)?8.3kN/m2時，X方向和Y方向柱上板帶支座截面處和跨中板帶支座截面處的彎矩都相應(yīng)增大。

當(dāng)頂板承受原有恒荷載40.3kN/m2，受力構(gòu)件由于開洞后在內(nèi)跨變?yōu)槎丝?，X方向柱上板帶支座截面處的彎矩由960.24kN·m變?yōu)? 152.29kN·m，增大了20%；跨中支座截面處的彎矩由320.08kN·m變?yōu)?28.03kN·m，減小了60%，而跨中截面的彎矩沒發(fā)生變化。Y方向柱上板帶支座截面處的彎矩由1 027.66kN·m變?yōu)? 233.19kN·m，也增大了20%；跨中板帶支座截面處的彎矩由342.55kN·m變?yōu)?37.02kN·m，減小了60%，跨中截面的彎矩沒發(fā)生變化。

當(dāng)頂板承受堆土后的荷載58.3kN/m2，開洞處受力構(gòu)件在內(nèi)跨變?yōu)槎丝绾?，X方向柱上板帶支座截面處的彎矩由1 475.55kN·m變?yōu)? 770.66kN·m，增大了20%；所在軸線之間跨中支座截面處的彎矩由491.85kN·m變?yōu)?96.74kN·m，減小了60%，而跨中截面的彎矩沒發(fā)生變化。Y方向柱上板帶支座截面處的彎矩由1 378.75kN·m變?yōu)? 654.50kN·m，也增大了20%；跨中板帶支座截面處的彎矩由459.58kN·m變?yōu)?83.83kN·m，減小了60%，跨中截面的彎矩沒發(fā)生變化。

3.2 影響分析

由于地庫頂板開洞改造，改變了頂板原有的荷載分布情況，開洞后該改造區(qū)域頂板所承受的荷載增大，沿柱頭板內(nèi)四側(cè)出現(xiàn)45°方向的沖切裂縫，該裂縫有穿透構(gòu)件全截面的趨勢，局部柱帽所承受的荷載超過原設(shè)計要求的限值。因此，在柱帽與頂板交接的地方會出現(xiàn)四周環(huán)繞形的裂縫。而頂板所承受的荷載變大后，會造成其下?lián)?，在局部荷載過大的區(qū)域會出現(xiàn)垂直于彎矩方向的裂縫。

4 結(jié)語

通過分析發(fā)現(xiàn)，無梁樓蓋應(yīng)用越來越廣泛，但由于一些環(huán)節(jié)上的疏漏，會帶來很多未知的工程質(zhì)量隱患。可見，在無梁樓蓋施工時應(yīng)認真謹慎，避免野蠻施工，遇到工程問題，應(yīng)征求設(shè)計院及相關(guān)技術(shù)部門的意見，或及時召開專家論證會，以避免更多的施工風(fēng)險，防患于未然。同時，設(shè)計工作者也應(yīng)做到精細分析、合理設(shè)計，不要盲目相信軟件計算結(jié)果，在圖紙上要標明設(shè)計荷載數(shù)據(jù)。