試論無梁樓蓋結構在實際工程中的應用

張宇

（中鐵十五局集團東來地產開發有限公司，貴州 黔南558004）

進行地下停車庫頂板設計期間，設計人員要加強無梁樓蓋結構應用的重視，以期能夠提升地下車庫的美觀性，降低地下車庫頂板的高度，提高風管頂等敷設的合理性，保障電氣管線施工質量能達到規定要求，簡化地下停車庫頂板結構，提升地下停車庫空間分割的合理性，有效減輕建筑重量，延長建筑的施工壽命。

1 無梁樓蓋結構概述

1.1 無梁樓蓋結構定義

無梁樓蓋結構并不是指次梁和主梁承受樓蓋平板，主要支撐為柱子，通過這種方式保障建筑荷載能夠傳輸到建筑基礎中。無梁樓蓋常見于商場和車庫中，部分非抗震區域也會采用無梁樓蓋，現在我國無梁樓蓋設計期間，仍舊存在內力計算結果精準度不高，設計軟件精準度較低，部分符合規定要求的計算方法，也存在計算方法較為單一的問題，只能進行周期、位移計算。手算計算方法主要包括：經驗系數法和等代框架法兩種，等待框架計算方法需要將板帶等效成相應剛度梁根據柱子組合進行計算，并且在計算過程中，要明確代框架取板的寬度，做好周期和結構位移計算，但是，這種計算方法會降低柱子剛度計算的準確性，部分施工單位也會采用真實柱子和彈性板進行計算，相較于其他計算方法而言，這種計算方法的準確性較高，并且計算期間無梁樓蓋的彎矩并不會發生較大的變化。按照經驗計算無梁樓蓋，具有計算方法較為簡單的優勢，計算結果的準確性較高，計算過程中要重視跨度計算，重點計算荷載和模型，部分施工項目還需要計算托板和柱帽，并且計算期間要明確界面設計的具體位置，了解無梁樓蓋結構的節點構造，以期能夠有效提高計算結果的準確性。

1.2 了解無梁樓蓋的基本構造

無梁樓蓋結構主要是由板和柱構成，由于柱頂處平板直接將荷載傳遞給柱，因此會在柱頂形成集中受力區域，產生柱頭對板的沖切破壞，為了防止這種破壞的發生，往往在柱頂設置柱帽，以增大柱頭與樓板的接觸面積，有利于荷載的合理分布。無梁樓蓋結構中的板可分為柱上板帶和跨中板帶。為了提高結構的抗震性能，應在柱上板帶設置暗梁，以提高結構的整體性。無梁樓蓋的構造要求可參考為：混凝土等級不宜低于C30；板最小厚度不應小于150mm；柱帽邊長不宜小于板跨度的1/6，厚度不宜小于1/4 板的厚度；柱截面邊長不應小于400mm，剪跨比不應小于2，高寬比不宜大于3。

1.3 簡述無梁樓蓋的特點

無梁樓蓋顧名思義即為板柱結構：不設梁的樓板直接支撐在柱上，形成雙向受力的板柱結構體系。無梁樓蓋結構的板可分為跨中板帶和柱上板帶，跨中板帶傳力給柱上板帶，柱上板帶直接傳力到柱，在柱頂處受力較為集中，板受柱沖切作用，所以需要在柱頂設置柱帽，提高結構受力性能，改善結構整體性。此外地下室無梁樓蓋結構體系，不但能有效降低地下室總層高或者提高層凈高，還能有效減少地下室埋深，從而減少基坑開挖的土方量。

2 無梁樓蓋結構體系的特點

2.1 樓蓋選型

在工程項目施工中應用無梁樓蓋時，要根據工程施工的實際情況選擇合適的樓蓋，常見的樓蓋形式主要包括：傳統梁板式和無梁式兩種，在選擇的過程重要充分了解地下停車庫樓蓋形式的具體情況。地下停車庫采用的庫柱網一般在8.4-8m之間，樓蓋頂板填充土的厚度需要控制在3-1m 之間，車庫的內部需要設置噴淋水管和通風管等相關設備，由此可知，樓蓋的高度要始終控制在2.2 以上，保障地下停車庫能夠符合車輛停車標準。應用梁板式樓蓋時，設計人員要充分考慮到地下停車庫層高等相關因素，選擇結構形式較大的梁板，將其作為次梁，設計次梁過程中，要選擇符合主流設計要求的軟件，梁本身是樓蓋的支柱，如果設計人員沒有考慮到樓蓋變形、剛度等相關因素，就會增加樓蓋投入使用后出現安全質量問題的概率。相較于其他建筑工程而言，地下車庫對頂板要求較高，要求頂板厚度必須要在規定范圍之內，選擇次梁不符合樓蓋設計要求，甚至嚴重的情況還會導致次梁出現變形等一系列問題，配筋施工也非常容易出現錯誤，部分建筑工程施工單位為了降低層高、減少水浮力、土方，會采用無梁樓蓋結構，這種結構有效解決地下車庫樓板斜柱帽等施工中存在的問題，中間柱的位置形成剛域，采用的支撐方式為平板制作，在地下車庫邊墻的位置設置半柱。

2.2 在地下車庫中應用無梁樓蓋

地下車庫本身位于非人防區的內部，因此，設計人員要充分考慮到不同區域的荷載，根據荷載條件應用無梁樓蓋，選擇合適的柱帽形式，保障地下車庫施工質量能達到規定要求。選擇合適的地下停車庫柱帽形式時，要充分考慮到柱網、頂板覆土等相關因素，保障地下車庫能夠過消防車輛，降低地下車庫的人防荷載，控制頂板厚度時，要選擇沖切繪制方式，并且框架柱帽本身的荷載較小，設置平托板時，要充分考慮到施工支模板本身的靈活性要求，根據要求選擇合適的斜柱帽凈高和凈尺寸。

3 荷載組合與荷載取值應注意的問題

計算地下車庫頂板恒荷載時，要充分考慮到斜柱帽重、覆土重等相關因素，根據消防車計算地下車庫頂板活荷載的標準值，并且在這個過程中還要充分考慮到板跨影響、頂板覆土厚度等因素，根據建筑結構設計要求設置活荷載值。計算地下車庫活荷載期間，并沒有考慮到建筑小品土丘等相關因素，主要是因為地面堆載和消防車并不會同時出現，設計人員可以用消防車替代地面荷載，這種方式能夠有效提高車庫頂板承載能力計算的準確性，采用永久控制和組合的方式，提升地下車庫頂板荷載取值的準確性。

荷載組合期間，要了解地下車庫施工現場的具體情況。地下車庫本身是非人防區，計算荷載取值期間要做好頂板裂縫寬度計算工作，計算非人防區頂板的極限性，以提高荷載準永久組合值的合理性，做好板沖切驗算工作，充分考慮到人防工況材料、荷載取值等相關因素，并根據具體情況實時調整，保障無梁蓋板的跨度始終在6m 之上，如果相鄰跨度不同，可以按照靜荷載與等效靜荷載作用計算沖切荷載。

4 非人防彎矩與等代框架法人防彎矩分配比例之間的差異

在地下室內部應用無梁樓蓋時，可以采用等代框架法進行科學的分析，并且這個過程中應該了解人防結構的受力點，計算等待框架時，可以按照彈性進行計算，根據計算結果下調支座彎矩，并且在這個過程中還要充分考慮到跨中彎矩的平衡性，結合實際情況調整正彎矩，并且還要充分考慮到人防荷載、結構裂縫等相關因素，如果正負彎矩比值出現降低的情況，會增加底部鋼筋的形態，并且還要充分考慮到底部鋼筋結構最終形態，保障底部鋼筋的拉索作用不會受到影響。另外，底部鋼筋伸入支座還能增加沖切破壞的延性，提高地下車庫無蓋樓板的整體性能，避免支座鋼筋出現密度超過規定要求的情況。采用經驗系數的方法分配彎矩能夠直觀推導支座負彎矩，有效降低支座負彎矩，提高跨中正彎矩，有效反應制作向跨中截面內力的重分布，處理邊跨和不等跨時，可以采用等代框架方法，這種方法計算值更接近實際值，計算非人防區時，采用理正軟件填寫計算式中的相關參數，再這個過程中人防區支座彎矩需要向下調10%。

5 等代框架計算結果與SLABCAD 計算結果的比較

無梁樓蓋結構施工過程中，為確保結構的穩定性，需要進行計算，結合本文工程而言，在該工程無梁樓蓋結構施工之前，也進行了相關計算與驗算工作。主要應用的軟件為PKPM軟件，工作人員可以利用該軟件對復雜樓板有限元進行分析，最后再與SLABCAD計算結果進行比較，通過進行校核可以得出更為精準的等代框架法計算結果。具體計算方法與比較如下：先在模塊內建立100mmx100mm 的虛梁，并定義其參數，做好柱帽的形式與尺寸的制定工作，使得有限元的網格劃分合理。與此同時，還需要注意樓板有限元劃分部分，一定要確保長度一致，否則可能會對計算結果產生較大的誤差。在本工程模塊計算過程中，主要選取0.6m的網格長度。經過嚴格計算后，在節點處會出現應力集中問題，其負彎矩非常大。因此，節點彎矩存在不合理的問題，就沒有采用該數據。在實際計算中，工作人員則選擇取用柱邊緣的彎矩與柱帽邊緣的彎矩平均值，以便確保計算結果的可靠性。

6 結論

通過上述研究可知，在實際工程施工中應用無梁樓蓋結構，需要提高荷載組合的合理性，采用了合理安全的計算方法和設計方法，并判斷配筋時候符合規定要求，降低地下車庫無梁樓蓋施工期間出現返工問題的概率，減少端跨施工的數量，增加無梁樓蓋結構中打跨的數量，明確有限元分析的優勢，以提升計算結果的精準度，從而能保證結構的安全、可靠、經濟。