无梁楼盖计算分析与设计

李阳国

【摘要】当前，很多项目在地下空间的设计过程中，大量采用无梁楼盖结构体系，目前该结构体系的设计依据较少。根据本人近几年在该体系的设计经验，对该结构体系设计过程中提出部分设计建议供参考。

【关键词】无梁楼盖;柱帽;托板;消防车荷载;冲切;不平衡弯矩

无梁楼盖结构体系，在空间利用上有绝对的优势，近几年无梁楼盖结构体系大量用于地下室楼盖。同时因设计不成熟、施工不重视，导致该体系在施工过程中事故频发。本人结合近些年的设计经验及对规范的理解对无梁楼盖结构体系提出以下个人设计建议。

1、柱帽、托板类型

无梁楼盖柱帽、托板类型有以下几种类型，见图1：

类型一及类型三适合用于荷载相对较小的情况，如地下室中间层楼盖。地下室顶板等作用荷载较大的情况通常采用类型二（柱帽+托板）的形式。

2、截面尺寸取值

楼板板厚的取值，首先需要满足柱帽或者托板对它的冲切，建议控制冲切系数不大于0.75。除了控制柱帽或托板对它的冲切外，还应该重视配筋的选取。无梁楼盖配筋均为双层双向配筋后柱帽位置再附加短钢筋，建议附加短钢筋与拉通钢筋的级差不超过三级。如计算出来的结果导致拉通钢筋与附加钢筋级差较大时应适当的加厚楼板。

柱帽及托板厚度取值取决于冲切、受弯计算，建议控制冲切计算时冲切系数不大于0.75，受弯计算时需反复调试托板厚度以达到同上a条控制附加短钢筋与拉通钢筋的级差。

托板宽度取值，主要也是根据配筋率及拉通筋与附加筋的级差控制。建议取值可参考按照1＼3～1＼4柱跨度取值，当楼板厚度较厚大于400mm时托板宽度可取小值，当楼板厚度较薄小于300mm时托板宽度可取大值。

3、无梁楼盖的传力

在普通的梁板结构体系中，梁刚度远大于楼板的平面外刚度，我们一般假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为0，同时采用“梁刚度放大系数”来弥补楼板的面外刚度，这样楼板荷载传递到梁再传递给竖向构件，传力路径简单清晰。但在无梁楼盖结构体系中，因没有明显梁的作用，所以楼板荷载是直接传递到竖向构件的，计算应考虑楼板的平面内和平面外刚度，软件计算中楼板按弹性楼板6考虑。在实际工程的设计过程中，地下室的柱网往往都是不规则的，因为没有设梁明确它的传力路径，所以无梁楼盖传力都是就近原则形成柱上板带，在设计中应该重点梳理板带的设置是否有误。

4、计算分析

在地下室顶板设计过程中，如出现以下几种情况建议该范围按普通梁板结构体系进行设计：塔楼周边与地下室顶板交界位置的异形板块、开洞周边一跨楼板范围。在设计过程中如果出现特别异形或者开洞的时候，楼板的传力路径很难判断，在柱帽位置会经常出现应力集中，导致该位置配筋很大，总之在设计过程中如无法准确判断楼盖的传力路径的时候建议按照有梁楼盖体系进行设计。

在设计过程中，因柱帽和托板很厚，容易忽略柱帽和托板处的配筋率控制，建议设计过程应按托板厚度保证托板处的最小配筋率。否则一旦楼面荷载过载极有可能在托板位置出现少筋破坏。

在设计过程中，应特别注意不平衡弯矩的影响，如消防车道周边、施工车辆流线附近、大小柱跨、覆土变化处等等。目前园林景观的设计往往滞后，对其设计过程应有监督过程，应及时对其最终设计结果进行复核。

在计算柱轴压比及配筋时，因消防车荷载很大，但出现概率小，作用时间短，消防车荷载可乘折减系数，具体折减系数取值需根据消防车不利布置计算得出。有些设计计算软件在计算过程中对柱、柱帽的冲切计算时也对消防车荷载取的相同的折减系数。冲切破坏是突然发生的脆性破坏，破坏前无明显征兆，在某个节点发生破坏后将进行内力重分布，引起相邻节点分担的荷载增大，易出现连续性倒塌。对消防車荷载或偶然荷载在冲切计算时不建议采用与柱内力计算相同的折减系数，建议进行单独冲切计算复核。

5、构造措施

托板钢筋应锚入楼板，托板水平钢筋与楼板钢筋之间应设置拉结钢筋，拉结钢筋间距不大于托板钢筋间距3倍。确保托板与楼板的整体性，否则楼板破坏过程中柱帽处面层混凝土容易崩裂，会直接导致板面钢筋直接失效。

根据《建筑抗震设计规范》6.6.4条第1款，无柱帽平板应在柱上板带中设置构造暗梁，规范此处注明“无柱帽平板”。在平时的无梁楼盖设计中一般都建议设计托板或柱帽，同时参照该条设置构造暗梁。

根据《建筑抗震设计规范》6.6.4条第3款，沿两个主轴方向通过柱截面的板底连续钢筋的总截面面积As≥NG/fy。虽为防止无柱帽板柱结构在柱边开裂后楼板的脱落。个人建议在有托板柱帽的情况下也可参考其采用构造加强措施，当设置有柱帽时，考虑柱帽具备足够锚固要求，也可考虑沿两个主轴方向通过柱帽截面的板底连续钢筋的总截面面积As≥NG/fy。以上两条构造详见下图A-A：

柱帽托板板面附加钢筋长度取值，延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外不小于h0且不小于20d处，且从该钢筋强度充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la与h0之和。在满足上述条件的前提下，建议实际设计过程中附加钢筋长度自托板或柱帽边算起不小于相邻两托板或柱帽边净距离的1/4。

边框梁的拉结作用使结构体系具有更加好的延性和整体性，无梁楼盖的边梁设计应有足够的刚度。建议边梁宽度不小于无梁楼板厚度，梁高不小于板厚的2.5倍，边框梁应加强抗扭构造纵筋及箍筋。

参考文献：

【1】《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 中国建筑工业出版社2010北京.

【2】《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中国建筑工业出版社2010北京.

【3】《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中国建筑工业出版社2010北京.

【4】《混凝土无梁楼盖图集》DBJT20-59 图集号川07G03.

【5】朱炳寅.《建筑抗震设计规范应用与分析》  中国建筑工业出版社.