無梁樓蓋及其承載力研究

葉芳芳

（浙江大學建筑設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310028）

無梁樓蓋及其承載力研究

葉芳芳

（浙江大學建筑設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310028）

近年來，隨著房地產(chǎn)競爭的激烈化和經(jīng)濟上行的壓力，對結(jié)構(gòu)成本要求也越來越高。無梁樓蓋正以其出色的經(jīng)濟性和實用性，在城市建設(shè)中得到越來越多的應(yīng)用。文章以分析無梁樓蓋在建筑工程實踐中的重大意義入手，通過對比不同的分析方法，綜合研究無梁樓蓋的承載力。

無梁樓蓋；承載力；等代框架

1 無梁樓蓋的現(xiàn)實意義及研究方法

1.1 無梁樓蓋在建筑工程實踐中的意義

無梁樓蓋不設(shè)梁，是一種雙向受力的板柱結(jié)構(gòu)。無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。地下室結(jié)構(gòu)中應(yīng)用無梁樓蓋能夠減少基礎(chǔ)土方的深度，從而減少基坑開挖的土方量和基坑圍護費用。當遇到地下水位埋深淺時，還可減少施工降水的費用。更難能可貴的是，無梁樓蓋在施工中具有支模簡單、鋼筋制作及綁扎簡單方便以及節(jié)省模板等特點，相對于有梁樓蓋來說縮短了建造周期，為建筑工程實踐帶來了諸多益處。

1.2 無梁樓蓋承載力之研究方法

（1）經(jīng)驗系數(shù)法又稱為直接設(shè)計法，是在試驗分析和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，運用極限平衡的物理原理，科學統(tǒng)籌分配板和梁，按各自截面成比例承受彎矩的無梁樓蓋承載力之研究方法。在豎向荷載作用下，符合以下條件時可采用經(jīng)驗系數(shù)法：①結(jié)構(gòu)的每個方向至少有3個連續(xù)跨，以保證有足夠的抗側(cè)剛度；②任一區(qū)格的長邊與短邊之比不大于1.5；③同一個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）等代框架法實際上是把一定寬度的樓板當作“等代梁”，然后在兩個方向分別計算平面框架。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，不過需要注意兩種情況下的等代梁寬度取值不一樣。無梁樓蓋在豎向荷載作用下，通過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。所以無梁樓蓋承受到豎向荷載時，取板跨中心線之間的間距，即LX及LY；當無梁樓蓋承受到水平荷載時，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)格的長跨和短跨之比大于2，可用以經(jīng)驗系數(shù)法受到限制的地方。

（3）有限元法并不只是簡化或等代，而是根據(jù)無梁樓蓋的柱上和跨中板帶及柱帽尺寸，采用有限元單元無梁樓蓋分割成若干個單元，并用具有板殼的一元有限元程序進行求解。有限元法以單元之間的變形協(xié)調(diào)為前提，真實的反應(yīng)了樓蓋的實際受力過程。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 無梁樓蓋抗沖切分析

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

2.1 無抗剪鋼筋的無梁樓蓋混凝土板抗沖切研究

（1）無梁樓蓋抗沖切承載原理。當混凝土板內(nèi)受拉鋼筋密集地破壞錐形截面，將會增大混凝土無梁樓蓋受壓高度和暗榫作用，從而使混凝土無梁樓蓋抗剪強度增加。在建筑工程中，受拉鋼筋的增多將會導致板頂混凝土的保護層從結(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增加抗剪強度，其作用是有局限的。當板配筋率較大時，無論柱支撐上部區(qū)域是否為板鋼筋，混凝土板皆將被脆性沖切破壞。

（2）無梁樓蓋受到?jīng)_切破壞時的形變。當無梁樓蓋受到?jīng)_切破壞時，其極限界面上大底小，呈現(xiàn)出倒圓錐形。無梁樓蓋中的鋼筋在受到?jīng)_切破壞時，若配筋不足則可能屈服。其與建筑柱子相銜接的下部界面，會圍繞柱子周圍受壓、受剪。基于三維受力狀態(tài)而產(chǎn)生的優(yōu)勢，將使雙向板的沖切抗剪強度遠遠高于單向板。混凝土無梁樓蓋的抗沖切破壞界面呈斜向的錐面形狀，在工程實踐中為了方便計算通常將此斜向破壞界面簡化稱為豎向受剪面。

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

2.2 無梁樓蓋的抗剪承載力設(shè)計分析

無梁樓蓋的抗剪承載力設(shè)計主要體現(xiàn)在其受力部位上，而其抗剪部位一般在板和柱的結(jié)點處。故對于板和柱結(jié)點的抗剪設(shè)計，可認為是對無梁樓蓋整體抗剪破壞的能力進行設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，無梁樓蓋板之柱節(jié)點處的抗剪有兩種設(shè)計方案：①適用抗剪鋼筋；②不適用抗剪鋼筋。針對不同的情況，無梁樓蓋的抗剪鋼筋則分為箍筋和彎起鋼筋兩種型號。設(shè)計結(jié)構(gòu)時，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。

3 結(jié)束語

無梁樓蓋在工程實踐中具有許多優(yōu)點，但抗震性能差、易受沖切破壞。布置結(jié)構(gòu)時，盡量將無梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計成剛性方案，使水平荷載集中由抗側(cè)力構(gòu)件承擔，減小板柱節(jié)點部位由水平荷載產(chǎn)生的彎矩；結(jié)構(gòu)設(shè)計時，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板柱節(jié)點強度。設(shè)計時從計算方法、構(gòu)造措施等方面通盤考慮，使得無梁樓蓋能更好地為工程實踐服務(wù)。

[1]黃川騰.空心樓蓋結(jié)構(gòu)分析方法及板柱節(jié)點沖切問題研究[D].重慶大學,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。