試論無梁樓蓋結(jié)構(gòu)在實際工程中的應(yīng)用

張宇

（中鐵十五局集團東來地產(chǎn)開發(fā)有限公司，貴州 黔南558004）

進行地下停車庫頂板設(shè)計期間，設(shè)計人員要加強無梁樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)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(fēng)管頂?shù)确笤O(shè)的合理性，保障電氣管線施工質(zhì)量能達到規(guī)定要求，簡化地下停車庫頂板結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)概述

1.1 無梁樓蓋結(jié)構(gòu)定義

無梁樓蓋結(jié)構(gòu)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?shù)浇ㄖA(chǔ)中。無梁樓蓋常見于商場和車庫中，部分非抗震區(qū)域也會采用無梁樓蓋，現(xiàn)在我國無梁樓蓋設(shè)計期間，仍舊存在內(nèi)力計算結(jié)果精準度不高，設(shè)計軟件精準度較低，部分符合規(guī)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(jīng)驗系數(shù)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(yīng)剛度梁根據(jù)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(jié)構(gòu)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(fā)生較大的變化。按照經(jīng)驗計算無梁樓蓋，具有計算方法較為簡單的優(yōu)勢，計算結(jié)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(shè)計的具體位置，了解無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造，以期能夠有效提高計算結(jié)果的準確性。

1.2 了解無梁樓蓋的基本構(gòu)造

無梁樓蓋結(jié)構(gòu)主要是由板和柱構(gòu)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(qū)域，產(chǎn)生柱頭對板的沖切破壞，為了防止這種破壞的發(fā)生，往往在柱頂設(shè)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(jié)構(gòu)中的板可分為柱上板帶和跨中板帶。為了提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，應(yīng)在柱上板帶設(shè)置暗梁，以提高結(jié)構(gòu)的整體性。無梁樓蓋的構(gòu)造要求可參考為：混凝土等級不宜低于C30；板最小厚度不應(yīng)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(yīng)小于400mm，剪跨比不應(yīng)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(jié)構(gòu)：不設(shè)梁的樓板直接支撐在柱上，形成雙向受力的板柱結(jié)構(gòu)體系。無梁樓蓋結(jié)構(gòu)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(shè)置柱帽，提高結(jié)構(gòu)受力性能，改善結(jié)構(gòu)整體性。此外地下室無梁樓蓋結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系的特點

2.1 樓蓋選型

在工程項目施工中應(yīng)用無梁樓蓋時，要根據(jù)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(tǒng)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(wǎng)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(nèi)部需要設(shè)置噴淋水管和通風(fēng)管等相關(guān)設(shè)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(yīng)用梁板式樓蓋時，設(shè)計人員要充分考慮到地下停車庫層高等相關(guān)因素，選擇結(jié)構(gòu)形式較大的梁板，將其作為次梁，設(shè)計次梁過程中，要選擇符合主流設(shè)計要求的軟件，梁本身是樓蓋的支柱，如果設(shè)計人員沒有考慮到樓蓋變形、剛度等相關(guān)因素，就會增加樓蓋投入使用后出現(xiàn)安全質(zhì)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(guī)定范圍之內(nèi)，選擇次梁不符合樓蓋設(shè)計要求，甚至嚴重的情況還會導(dǎo)致次梁出現(xiàn)變形等一系列問題，配筋施工也非常容易出現(xiàn)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(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)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(shè)置半柱。

2.2 在地下車庫中應(yīng)用無梁樓蓋

地下車庫本身位于非人防區(qū)的內(nèi)部，因此，設(shè)計人員要充分考慮到不同區(qū)域的荷載，根據(jù)荷載條件應(yīng)用無梁樓蓋，選擇合適的柱帽形式，保障地下車庫施工質(zhì)量能達到規(guī)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(wǎng)、頂板覆土等相關(guān)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(shè)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(jù)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(yīng)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(guān)因素，根據(jù)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(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求設(shè)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(guān)因素，主要是因為地面堆載和消防車并不會同時出現(xiàn)，設(shè)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(xiàn)場的具體情況。地下車庫本身是非人防區(qū)，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(qū)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(guān)因素，并根據(jù)具體情況實時調(diào)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(nèi)部應(yīng)用無梁樓蓋時，可以采用等代框架法進行科學(xué)的分析，并且這個過程中應(yīng)該了解人防結(jié)構(gòu)的受力點，計算等待框架時，可以按照彈性進行計算，根據(jù)計算結(jié)果下調(diào)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(jié)合實際情況調(diào)整正彎矩，并且還要充分考慮到人防荷載、結(jié)構(gòu)裂縫等相關(guān)因素，如果正負彎矩比值出現(xiàn)降低的情況，會增加底部鋼筋的形態(tài)，并且還要充分考慮到底部鋼筋結(jié)構(gòu)最終形態(tài)，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(xiàn)密度超過規(guī)定要求的情況。采用經(jīng)驗系數(shù)的方法分配彎矩能夠直觀推導(dǎo)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(yīng)制作向跨中截面內(nèi)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(qū)時，采用理正軟件填寫計算式中的相關(guān)參數(shù)，再這個過程中人防區(qū)支座彎矩需要向下調(diào)10%。

5 等代框架計算結(jié)果與SLABCAD 計算結(jié)果的比較

無梁樓蓋結(jié)構(gòu)施工過程中，為確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要進行計算，結(jié)合本文工程而言，在該工程無梁樓蓋結(jié)構(gòu)施工之前，也進行了相關(guān)計算與驗算工作。主要應(yīng)用的軟件為PKPM軟件，工作人員可以利用該軟件對復(fù)雜樓板有限元進行分析，最后再與SLABCAD計算結(jié)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(jié)果。具體計算方法與比較如下：先在模塊內(nèi)建立100mmx100mm 的虛梁，并定義其參數(shù)，做好柱帽的形式與尺寸的制定工作，使得有限元的網(wǎng)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(jié)果產(chǎn)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(wǎng)格長度。經(jīng)過嚴格計算后，在節(jié)點處會出現(xiàn)應(yīng)力集中問題，其負彎矩非常大。因此，節(jié)點彎矩存在不合理的問題，就沒有采用該數(shù)據(jù)。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(jié)果的可靠性。

6 結(jié)論

通過上述研究可知，在實際工程施工中應(yīng)用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，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(shè)計方法，并判斷配筋時候符合規(guī)定要求，降低地下車庫無梁樓蓋施工期間出現(xiàn)返工問題的概率，減少端跨施工的數(shù)量，增加無梁樓蓋結(jié)構(gòu)中打跨的數(shù)量，明確有限元分析的優(yōu)勢，以提升計算結(jié)果的精準度，從而能保證結(jié)構(gòu)的安全、可靠、經(jīng)濟。