無(wú)梁樓蓋計(jì)算分析與設(shè)計(jì)

李陽(yáng)國(guó)

【摘要】當(dāng)前，很多項(xiàng)目在地下空間的設(shè)計(jì)過(guò)程中，大量采用無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系，目前該結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)依據(jù)較少。根據(jù)本人近幾年在該體系的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)過(guò)程中提出部分設(shè)計(jì)建議供參考。

【關(guān)鍵詞】無(wú)梁樓蓋;柱帽;托板;消防車荷載;沖切;不平衡彎矩

無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系，在空間利用上有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，近幾年無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系大量用于地下室樓蓋。同時(shí)因設(shè)計(jì)不成熟、施工不重視，導(dǎo)致該體系在施工過(guò)程中事故頻發(fā)。本人結(jié)合近些年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及對(duì)規(guī)范的理解對(duì)無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系提出以下個(gè)人設(shè)計(jì)建議。

1、柱帽、托板類型

無(wú)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(duì)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(duì)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(duì)它的沖切外，還應(yīng)該重視配筋的選取。無(wú)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(jí)差不超過(guò)三級(jí)。如計(jì)算出來(lái)的結(jié)果導(dǎo)致拉通鋼筋與附加鋼筋級(jí)差較大時(shí)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(jì)算，建議控制沖切計(jì)算時(shí)沖切系數(shù)不大于0.75，受彎計(jì)算時(shí)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(jí)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(jí)差控制。建議取值可參考按照1＼3～1＼4柱跨度取值，當(dāng)樓板厚度較厚大于400mm時(shí)托板寬度可取小值，當(dāng)樓板厚度較薄小于300mm時(shí)托板寬度可取大值。

3、無(wú)梁樓蓋的傳力

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(wú)限大，平面外剛度為0，同時(shí)采用“梁剛度放大系數(shù)”來(lái)彌補(bǔ)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(jiǎn)單清晰。但在無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系中，因沒(méi)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(jì)算應(yīng)考慮樓板的平面內(nèi)和平面外剛度，軟件計(jì)算中樓板按彈性樓板6考慮。在實(shí)際工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，地下室的柱網(wǎng)往往都是不規(guī)則的，因?yàn)闆](méi)有設(shè)梁明確它的傳力路徑，所以無(wú)梁樓蓋傳力都是就近原則形成柱上板帶，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該重點(diǎn)梳理板帶的設(shè)置是否有誤。

4、計(jì)算分析

在地下室頂板設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)：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(jì)過(guò)程中如果出現(xiàn)特別異形或者開洞的時(shí)候，樓板的傳力路徑很難判斷，在柱帽位置會(huì)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(jì)過(guò)程中如無(wú)法準(zhǔn)確判斷樓蓋的傳力路徑的時(shí)候建議按照有梁樓蓋體系進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)過(guò)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(guò)載極有可能在托板位置出現(xiàn)少筋破壞。

在設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)往往滯后，對(duì)其設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)有監(jiān)督過(guò)程，應(yīng)及時(shí)對(duì)其最終設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。

在計(jì)算柱軸壓比及配筋時(shí)，因消防車荷載很大，但出現(xiàn)概率小，作用時(shí)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(jì)算得出。有些設(shè)計(jì)計(jì)算軟件在計(jì)算過(guò)程中對(duì)柱、柱帽的沖切計(jì)算時(shí)也對(duì)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(wú)明顯征兆，在某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生破壞后將進(jìn)行內(nèi)力重分布，引起相鄰節(jié)點(diǎn)分擔(dān)的荷載增大，易出現(xiàn)連續(xù)性倒塌。對(duì)消防車荷載或偶然荷載在沖切計(jì)算時(shí)不建議采用與柱內(nèi)力計(jì)算相同的折減系數(shù)，建議進(jìn)行單獨(dú)沖切計(jì)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(guò)程中柱帽處面層混凝土容易崩裂，會(huì)直接導(dǎo)致板面鋼筋直接失效。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.6.4條第1款，無(wú)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(wú)柱帽平板”。在平時(shí)的無(wú)梁樓蓋設(shè)計(jì)中一般都建議設(shè)計(jì)托板或柱帽，同時(shí)參照該條設(shè)置構(gòu)造暗梁。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.6.4條第3款，沿兩個(gè)主軸方向通過(guò)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(wú)柱帽板柱結(jié)構(gòu)在柱邊開裂后樓板的脫落。個(gè)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(shí)，考慮柱帽具備足夠錨固要求，也可考慮沿兩個(gè)主軸方向通過(guò)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(zhǎng)度取值，延伸至按正截面受彎承載力計(jì)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(zhǎng)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(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中附加鋼筋長(zhǎng)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(wú)梁樓蓋的邊梁設(shè)計(jì)應(yīng)有足夠的剛度。建議邊梁寬度不小于無(wú)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。

參考文獻(xiàn)：

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【5】朱炳寅.《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)用與分析》? 中國(guó)建筑工業(yè)出版社.