无梁楼盖及其承载力研究

叶芳芳

（浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310028）

无梁楼盖及其承载力研究

叶芳芳

（浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310028）

近年来，随着房地产竞争的激烈化和经济上行的压力，对结构成本要求也越来越高。无梁楼盖正以其出色的经济性和实用性，在城市建设中得到越来越多的应用。文章以分析无梁楼盖在建筑工程实践中的重大意义入手，通过对比不同的分析方法，综合研究无梁楼盖的承载力。

无梁楼盖；承载力；等代框架

1 无梁楼盖的现实意义及研究方法

1.1 无梁楼盖在建筑工程实践中的意义

无梁楼盖不设梁，是一种双向受力的板柱结构。无梁楼盖具有建筑空间大、便于设备管道的布置和安装、有效提高房屋净高的特点。地下室结构中应用无梁楼盖能够减少基础土方的深度，从而减少基坑开挖的土方量和基坑围护费用。当遇到地下水位埋深浅时，还可减少施工降水的费用。更难能可贵的是，无梁楼盖在施工中具有支模简单、钢筋制作及绑扎简单方便以及节省模板等特点，相对于有梁楼盖来说缩短了建造周期，为建筑工程实践带来了诸多益处。

1.2 无梁楼盖承载力之研究方法

（1）经验系数法又称为直接设计法，是在试验分析和实践经验的基础上，运用极限平衡的物理原理，科学统筹分配板和梁，按各自截面成比例承受弯矩的无梁楼盖承载力之研究方法。在竖向荷载作用下，符合以下条件时可采用经验系数法：①结构的每个方向至少有3个连续跨，以保证有足够的抗侧刚度；②任一区格的长边与短边之比不大于1.5；③同一个方向上的最大跨度与最小跨度之比不大于1.2；④活荷载为均布荷载，且不大于恒载的3倍。

（2）等代框架法实际上是把一定宽度的楼板当作“等代梁”，然后在两个方向分别计算平面框架。如果有柱帽的话，需要将其视为刚域，修正等代梁和框架柱的线刚度。等代框架法可以考虑竖向荷载与水平荷载，不过需要注意两种情况下的等代梁宽度取值不一样。无梁楼盖在竖向荷载作用下，通过板带的弯矩把荷载及变形传给柱，使板和柱形成等代框架；在水平荷载作用下，由柱把水平荷载传给板带，柱的抗弯刚度比板带小，板带的宽度也取得小。所以无梁楼盖承受到竖向荷载时，取板跨中心线之间的间距，即LX及LY；当无梁楼盖承受到水平荷载时，取板跨中心线之间距离的1/2，即LX/2及LY/2。等代框架法适用于任一区格的长跨和短跨之比大于2，可用以经验系数法受到限制的地方。

（3）有限元法并不只是简化或等代，而是根据无梁楼盖的柱上和跨中板带及柱帽尺寸，采用有限元单元无梁楼盖分割成若干个单元，并用具有板壳的一元有限元程序进行求解。有限元法以单元之间的变形协调为前提，真实的反应了楼盖的实际受力过程。所以有限元法可以分析任意形状、边界和荷载工况作用下的楼板。

2 无梁楼盖抗冲切分析

无梁楼盖的抗冲切承载能力分析是设计中非常重要的内容。它的板柱节点破坏属脆性冲切破坏，在水平荷载作用下，板柱节点部位产生不对等的弯矩，不对等的弯矩在板柱间不断减弱板柱节点的抗冲切承载能力。

2.1 无抗剪钢筋的无梁楼盖混凝土板抗冲切研究

（1）无梁楼盖抗冲切承载原理。当混凝土板内受拉钢筋密集地破坏锥形截面，将会增大混凝土无梁楼盖受压高度和暗榫作用，从而使混凝土无梁楼盖抗剪强度增加。在建筑工程中，受拉钢筋的增多将会导致板顶混凝土的保护层从结构主体脱落。混凝土板内受拉钢筋亦未起到有效的暗榫作用，故以增大配筋率的方式来增加抗剪强度，其作用是有局限的。当板配筋率较大时，无论柱支撑上部区域是否为板钢筋，混凝土板皆将被脆性冲切破坏。

（2）无梁楼盖受到冲切破坏时的形变。当无梁楼盖受到冲切破坏时，其极限界面上大底小，呈现出倒圆锥形。无梁楼盖中的钢筋在受到冲切破坏时，若配筋不足则可能屈服。其与建筑柱子相衔接的下部界面，会围绕柱子周围受压、受剪。基于三维受力状态而产生的优势，将使双向板的冲切抗剪强度远远高于单向板。混凝土无梁楼盖的抗冲切破坏界面呈斜向的锥面形状，在工程实践中为了方便计算通常将此斜向破坏界面简化称为竖向受剪面。

（3）影响无梁楼盖混凝土板抗冲切强度的要素有很多，主要考虑以下3种因素：①混凝土板的抗冲切强度混凝土材料本身的抗拉强度；②冲切荷载面或柱截面的长、短边比；③无梁楼盖中使用的混凝土材料的骨料种类。

2.2 无梁楼盖的抗剪承载力设计分析

无梁楼盖的抗剪承载力设计主要体现在其受力部位上，而其抗剪部位一般在板和柱的结点处。故对于板和柱结点的抗剪设计，可认为是对无梁楼盖整体抗剪破坏的能力进行设计。在结构设计中，无梁楼盖板之柱节点处的抗剪有两种设计方案：①适用抗剪钢筋；②不适用抗剪钢筋。针对不同的情况，无梁楼盖的抗剪钢筋则分为箍筋和弯起钢筋两种型号。设计结构时，全面考虑结构的承载能力而决定是否使用抗剪钢筋及其型号。

3 结束语

无梁楼盖在工程实践中具有许多优点，但抗震性能差、易受冲切破坏。布置结构时，尽量将无梁楼盖结构设计成刚性方案，使水平荷载集中由抗侧力构件承担，减小板柱节点部位由水平荷载产生的弯矩；结构设计时，应采取设置边梁、减小边跨柱网尺寸、尽可能保证柱网尺寸相差不大等措施增强板柱节点强度。设计时从计算方法、构造措施等方面通盘考虑，使得无梁楼盖能更好地为工程实践服务。

[1]黄川腾.空心楼盖结构分析方法及板柱节点冲切问题研究[D].重庆大学,2015.

TU398+.1

A

2096-2789（2016）12-0251-01

叶芳芳（1982-），女，浙江上虞人，硕士，工程师，研究方向：结构工程。