無(wú)梁樓蓋后期改造實(shí)例中的問(wèn)題分析

田昱峰

（山西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院，山西 太原030024）

1 概述

無(wú)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(guò)柱子傳至基礎(chǔ)的板柱結(jié)構(gòu)體系。無(wú)梁樓蓋廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑中，例如大型車(chē)庫(kù)、大空間商場(chǎng)、對(duì)層高有要求的冷藏庫(kù)及存儲(chǔ)用房等。

無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系具有傳力途徑簡(jiǎn)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(diǎn)，所以在特定條件下（如單層地庫(kù)），其綜合經(jīng)濟(jì)性比傳統(tǒng)梁板結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢(shì)。但也因其傳力途徑簡(jiǎn)潔直接，所以在滿(mǎn)足同樣設(shè)計(jì)安全的基礎(chǔ)上，其抗垮塌冗余度沒(méi)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(méi)有預(yù)警期。研究結(jié)合某在建高層小區(qū)無(wú)梁樓蓋地下車(chē)庫(kù)改造施工中遇到的工程問(wèn)題，進(jìn)行詳細(xì)介紹并加以分析。

2 工程概況

2.1 現(xiàn)場(chǎng)情況

地庫(kù)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，功能為地下1層車(chē)庫(kù)，其頂板采用鋼筋混凝土無(wú)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(jì)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(kù)相關(guān)區(qū)域新增1間配電室。為此，施工單位在地庫(kù)頂板已經(jīng)完成1.8m厚覆土施工后，又對(duì)該區(qū)域的覆土進(jìn)行二次開(kāi)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(kāi)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(jiàn)圖1），局部區(qū)域承受的荷載也隨之變大，導(dǎo)致開(kāi)洞處與其相鄰頂板和柱帽開(kāi)裂，具體開(kāi)裂范圍包括開(kāi)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(kāi)裂后，及時(shí)采取了臨時(shí)支頂措施（見(jiàn)圖2）。

圖1 改造區(qū)域頂板切除后

圖2 臨時(shí)支頂措施

2.2 地庫(kù)頂板、柱帽的變形及損傷現(xiàn)狀檢測(cè)

對(duì)地庫(kù)鋼筋混凝土構(gòu)件進(jìn)行截面尺寸復(fù)核，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，該地庫(kù)鋼筋混凝土構(gòu)件截面尺寸與原設(shè)計(jì)圖紙相符。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，該地庫(kù)新增配電室開(kāi)洞處周?chē)噜彽闹奔绊敯宕嬖诿黠@的開(kāi)裂現(xiàn)象，頂板肉眼可見(jiàn)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(jiàn)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(gè)柱帽在開(kāi)洞時(shí)被截去四分之一，剩余柱帽均明顯開(kāi)裂，其中Y/36柱帽產(chǎn)生的裂縫最嚴(yán)重，裂縫寬度通過(guò)測(cè)量達(dá)到0.5cm，肉眼可見(jiàn)。

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(jiàn)圖5），該裂縫長(zhǎng)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(wú)明顯變化。

圖5 頂板裂縫

3 地庫(kù)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(kāi)洞后的頂板及上部荷載較開(kāi)洞前發(fā)生了變化，施工方在切除頂板時(shí)，未在地庫(kù)底部主要承重構(gòu)件處采取充分的支撐保護(hù)措施。

2）施工時(shí)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(jìn)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)槎丝纾惺艿暮奢d較開(kāi)洞之前發(fā)生了變化。

從設(shè)計(jì)圖紙上看其覆土高度為1.8m，其恒荷載考慮為40.3kN/m2，開(kāi)洞施工時(shí)，臨時(shí)堆土的高度達(dá)到3m，所承受荷載也增大到58.3kN/m2，在開(kāi)洞處受力構(gòu)件由內(nèi)跨變?yōu)槎丝绲倪^(guò)程中，無(wú)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(shí)，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(kāi)洞后在內(nèi)跨變?yōu)槎丝纾琗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(méi)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(méi)發(fā)生變化。

當(dāng)頂板承受堆土后的荷載58.3kN/m2，開(kāi)洞處受力構(gòu)件在內(nèi)跨變?yōu)槎丝绾螅琗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(méi)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(méi)發(fā)生變化。

3.2 影響分析

由于地庫(kù)頂板開(kāi)洞改造，改變了頂板原有的荷載分布情況，開(kāi)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(shì)，局部柱帽所承受的荷載超過(guò)原設(shè)計(jì)要求的限值。因此，在柱帽與頂板交接的地方會(huì)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(huì)造成其下?lián)希诰植亢奢d過(guò)大的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)垂直于彎矩方向的裂縫。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，無(wú)梁樓蓋應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但由于一些環(huán)節(jié)上的疏漏，會(huì)帶來(lái)很多未知的工程質(zhì)量隱患。可見(jiàn)，在無(wú)梁樓蓋施工時(shí)應(yīng)認(rèn)真謹(jǐn)慎，避免野蠻施工，遇到工程問(wèn)題，應(yīng)征求設(shè)計(jì)院及相關(guān)技術(shù)部門(mén)的意見(jiàn)，或及時(shí)召開(kāi)專(zhuān)家論證會(huì)，以避免更多的施工風(fēng)險(xiǎn)，防患于未然。同時(shí)，設(shè)計(jì)工作者也應(yīng)做到精細(xì)分析、合理設(shè)計(jì)，不要盲目相信軟件計(jì)算結(jié)果，在圖紙上要標(biāo)明設(shè)計(jì)荷載數(shù)據(jù)。