无梁楼盖结构设计与施工的优化.docx

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无梁楼盖结构设计与施工的优化

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摘要：无梁楼盖结构因其施工方便、空间利用率高、成本低等优点在地下室结构中广泛应用，但近年来频发的坍塌事故也暴露出其刚度小、延性差、冗余承载力低等缺点。因此，针对无梁楼盖的结构设计与施工过程中容易出现的问题进行优化，避免此类事故再次发生是十分重要的。

关键词：无梁楼盖；倒塌；结构设计；施工

1绪论

无梁楼盖是一种不设梁的板柱体系，其楼盖与墙和柱直接相连。无梁楼盖把原来集中受力的梁变成无数分散空间受力的工字形或T形截面体系，使同样高度的楼层扩大了净空，节省了建筑材料，并且所需模板较有梁楼盖大大减少，施工更加简单，从而也提高了施工进度，降低了施工成本。另外这种“无梁楼盖”使楼层空间布置可以摆脱梁的制约，空间布置更加灵活。因为上述优点，无梁楼盖在国内外得到了广泛应用。

无梁楼盖应用于地上结构时，在承受竖向荷载的同时还要传递水平荷载。由于缺失梁这一水平构件，其抗侧刚度低，承受水平荷载的能力较差。而应用于地下结构时，楼盖系统基本不承受水平荷载，此时使用无梁楼盖安全度较高且具有较为明显的经济优势，如提供更高的结构净高，设备安装便捷，减少基坑施工费用等，因而近年来在地下室工程中得到了大量推广。

但是，无梁楼盖的破坏倒塌事故在国内外多次发生。如1995年韩国首尔三丰百货公司大楼倒塌、1997年英国Piper’sRow停车场破坏、2017年北京市石景山区无梁楼盖坍塌事故、2018年中山市某项目地下室顶板无梁楼盖局部坍塌事故以及2019年南昌市某项目地下车库无梁楼盖区局部坍塌事故等。因此，探寻事故发生原因，研究其背后机理并提出措施避免此类事故发生成为了一项十分重要的任务。本文将从结构设计与施工两个方面来分析探讨。

2无梁楼盖结构设计与优化

无梁楼盖结构的板面荷载直接传递至柱，结构简单，传力路径简洁。自1906年问世以来，经过一个世纪的研究发展，无梁楼盖结构设计的方法已较为成熟。但是，因为未设置梁，其楼盖刚度小，变形大，冗余承载力低。而且由于无梁楼盖板的延性较差，其破坏形式往往是板在柱帽或柱顶处的脆性冲切破坏，且破坏后易导致连续倒塌，后果较为严重。例如2017年北京市石景山区无梁楼盖坍塌事故（见图1）和2019年南昌市某项目地下车库无梁楼盖区局部坍塌事故（见图2），事故直接原因都是无梁楼盖发生了冲切破坏，引起连续坍塌。因此，从无梁楼盖的结构设计方法上来看，如何增强其抗冲切破坏能力，提高冗余承载力成为了在结构设计优化上的重点。

图1北京市某项目无梁楼盖坍塌事故图2南昌市某项目无梁楼盖局部坍塌事故2.1无梁楼盖设计方法

无梁楼盖的结构计算常用的方法主要有三种：经验系数法、等代框架法和有限元法[1]。经验系数法和等代框架法详见《现浇混凝土空心楼盖技术规程》JGJ/T268-2012，有限元法主要采用SLABCAD等有限元程序对无梁楼盖结构进行求解计算的结构设计分析方法，具体不在一一赘述。

2.2存在问题与优化

无梁楼盖的冲切破坏是导致无梁楼盖结构倒塌破坏的直接原因。国内外学者对此也进行了大量研究。

易伟建等通过对４个不同参数的中柱节点在有偏载作用下的破坏试验，发现以下结论：（1）随着中柱重剪比（节点所受竖向重力荷载与其冲切承载力的比值定义为重剪比）的增加，无梁楼盖结构不平衡弯矩承载能力减小，且减小的幅度增加。混凝土保护层剥落现象也随重剪比的增加而变得更严重。对低配筋率、高重剪比的节点而言，不平衡弯矩的出现可能会改变其最终破坏形式。（2）基于偏心剪应力模型的计算公式对节点承载力的预测不够准确，离散程度高，且在重剪比介于0.3到0.6之间时不够保守，甚至高估节点的不平衡弯矩承载力。此外，中国规范对节点破坏类型预测的标准也不甚合理。（3）各国规范对于同时承受竖向剪力和不平衡弯矩的板柱节点承载力的计算准确程度不够理想，离散程度较高，其受力机理仍需要进一步研究。[2]

杨开[3]对231个楼板和99个基础板的冲剪破坏试验数据进行统计和分析，发现我国规范计算公式仅考虑了混凝土强度的影响，没有考虑板纵筋配筋率和板纵筋屈服强度的影响，模型比较粗糙，导致数据比较离散。当板纵向钢筋配筋率较低（）时，我国规范公式高估了冲切承载力（见图3），当板纵向钢筋屈服强度较高（）时也高估了冲切承载力（见图4）。这表明有必要注意提高板纵筋配筋率，限制板纵向钢筋屈服强度。

图3板纵筋配筋率的影响图4板纵筋屈服强度的影响

郝文超[4]采用三种结构设计方法对同一案例进行了计算对比，发现SLABCAD软件计算的结果与经验系数法求得的结果基本相似，但柱顶支承部位的最大弯矩相比经验系数法得到的结果偏大。同时，柱上板带跨中部位的弯矩与跨中板带差别不大。因此可仅在两柱上板带交接部位，即柱顶支承区