摘要：从近几年无梁楼盖坍塌事故频发中出发，引发对无梁楼盖结构设计的思考。本文通过分析无梁楼盖在实际工程中的优缺点，利用模型计算（以YJK为例），规范设定无梁楼盖模型中的重要参数，重点阐述无梁楼盖与梁板结构相交处的处理方式和不平衡弯矩对节点设计的影响，对无梁楼盖设计过程中的一些问题进行分析，根据实际工程提出了几点注意事项，总结提出六大建议措施。
引言：无梁楼盖是由钢筋混凝土板、柱、柱帽构成的楼盖结构体系，无梁楼盖体系近几年被广泛应用，其优点是能增大了楼层净空，节约施工模板，外形美观，施工快捷，且管道铺设方便，可减少烟感数量。但近年地下室顶板的无梁楼盖事故频发，一次次把无梁楼盖推到风口浪尖。
2017某无梁楼盖工程垮塌现场
分析地下室顶板无梁楼盖的事故原因，其主要原因可以概括为以下几点：
无梁楼盖的结构形式自身安全富裕度低。 2、板柱节点的板的下铁钢筋过小，板下层的钢筋对板的局部抗弯強度影响较大，下层不配钢筋的基础板柱的局部抗弯强度约比抗冲切強度低约10％ ，而国标图集中的板柱节点图中只要求板下部钢筋直径不小于10mm，间距不大于200mm，当节点板厚较大时，其配筋率远小于最小配筋率要求。3、覆土阶段的不均衡荷载，往往没有考虑。正常受力时，两侧弯矩平衡，冲切的弯矩项不起作用，但是一旦一侧弯矩超载形成塑形铰，就会产生巨大的不平衡弯矩，这样原本满足的冲切就成了倒塌的元凶。
4、顶板覆土肯定是要走泥土车的，挖掘机推土机都要上顶板，设计单位是否考虑到顶板覆土的施工荷载，即使不考虑，由施工单位进行顶板施工加强处理，那是否考虑了填土完成后，顶板上的园林种树也需要货车运输到栽种位置，也需要吊车起吊才能栽种，且有没有考虑到当顶板上栽种的树苗在十年二十年后长成大树时，对顶板的集中荷载变大情况。5、软件就是一个程序，计算出来的结果需要设计人员复核，判断是否合理有效。
下面就模型计算（以YJK为例）对无梁楼盖设计过程中的一些问题进行分析总结。
一、模型中的重要参数的设定
1、弹性板荷载计算方式选择有限元方式
传统的平面导荷方式是将作用在楼板上的恒荷载和活荷载导算到周边的梁或者墙上，因此上部结构计算中，楼板上已经没有了竖向荷载，无法计算出弹性楼板本身的配筋结果。有限元导荷方式是将恒活面荷载直接作用在弹性楼板上，荷载不仅传给周边的梁或者墙，同时也传给柱，这样梁承受的荷载将减小，柱承受的荷载将增加。另外，有限元导荷方式既传竖向荷载，也传递墙的面外弯矩和梁的扭矩，符合无梁楼盖中楼板的实际工作状态。
2、对无梁楼盖板设置为弹性板3或者弹性板6，并勾选“梁与弹性板变形协调”
无梁楼盖体系中没有梁，但模型中为了生成楼板以及楼板计算中板带划分，柱之间需要布置虚梁或者暗梁。因此计算中需要考虑梁和板之间的工作形式。弹性板3不考虑板的面内变形，仅考虑板的面外刚度；弹性板6是壳元模型，同时考虑板的面内、面外变形。这两种板计算模式可以将楼板和梁的变形协调，共同承担荷载。在勾选了“梁与弹性板变形协调”后，梁的中间节点同板中间节点可共同工作。
3、柱上板带宽度的选择
柱上板带宽度的设置原则是采用其可以包络板上负弯矩区域的宽度，特别是包络靠近柱支座范围的负弯矩区域。当柱上板带宽度不足以包络楼板负弯矩区域时，伸出部分的负弯矩钢筋的计算结果将决定跨中板带的上部钢筋配置，或者柱上板带顶部贯通钢筋的配置，从而出现板顶钢筋配置过多的结果。
以某工程为例，主要设计参数如下：柱网尺寸8.4mx8.4m;恒荷载为26.5kN/m2，活荷载为10 kN/m2;板厚250mm;托板平面尺寸为3mx3m，高度为500mm;混凝土强度等级为C35;，柱截面尺寸为800mmx800mm。图1为柱上板带宽度为柱帽宽度时，Myy的等值线图，可以看出，此时柱上板带宽度小于板上负弯矩区域；图2 为此情况下柱上板带及跨中板带的配筋值。图1a为柱上板带宽度为0.25倍跨度时的Myy等值线图，此时柱上板带宽度可以包络板上负弯矩区域；图2a为此情况下柱上板带及跨中板带的额配筋值。由此可以看出当柱上板带宽度可以包络板上负弯矩区域时，柱上板带和跨中板带的跨中顶部基本为构造配筋的配筋，符合无梁楼盖的受力特点，配筋结果更为合理。
图1 柱上板带宽度等于柱帽宽度时Myy等值线
图2 柱上板带宽度等于柱帽宽度时板带配筋值
图1a 柱上板带宽度等于0.25倍柱距时Myy等值线
图2a 柱上板带宽度等于0.25倍柱距时板带配筋值
二、无梁楼盖与梁板结构相交处的处理方式
项目中，如荷载比较大的机房等地方一般会采用梁板结构，这样就会出现无梁楼盖与普通梁板相交的情况。在上部结构计算中，两者相交处的梁配筋常容易出现扭矩过大的超筋现象。
在无梁楼盖的楼板计算中，可人为定义无梁楼盖同梁板相交处的边界条件。无梁楼盖的楼板计算采用的是有限元方法及考虑梁弹性变形。考虑梁的弹性变形后，梁板之间默认按照真实的刚度和约束条件计算，并未读取人为设置的楼板边界条件。如果需要在无梁楼盖与普通楼板相交处按照铰接考虑，可直接修改其边界条件，同时注意在楼板计算的参数选项内勾选“考虑用户设置的边界条件”。
三、不平衡弯矩对节点设计的影响
如果不考虑活荷载不利布置，恒荷载作用下，等跨的中柱基本上没有弯矩，柱子的冲切计算没有考虑不平衡弯矩影响，但如果出现大的偶然荷载，就会产出较大的不平衡弯矩，从而降低柱冲切的冗余度，甚至产生破坏。现有常用的计算软件中虽然有“考虑活荷载不利布置”的选项，但其在无梁楼盖的计算中不建议使用。因此在一些特殊部位，如堆载区域、大型机械通过区域等，应采用人工指定活荷载布置的方式进行分析计算。
以某工程为例，主要设计参数如下：柱网尺寸8.4mx8.4m;恒荷载为39.6kN/m2，活荷载为30 kN/m2;板厚450mm;托板平面尺寸为3.6mx3.6m，高度为500mm;混凝土强度等级为C35;，柱截面尺寸为800mmx800mm。算例中，将活荷载按带式布置，其计算结果见表1.由表1可以看出，当活荷载不利布置时，总弯矩的计算值基本保持不此案，但跨中弯矩将增加30%以上。因此在无梁楼盖的设计中，活荷载的不利布置不应忽略。
活荷载不利布置时的弯矩影响（kN·m/m）
四、建议措施
1、设置构造暗梁，暗梁可以增加结构的整体刚度，协调板顶和板底钢筋协同工作，提高无梁楼盖结构的抗冲切性能。
2、适当加大柱帽节点的下铁钢筋。
3、图纸中应明确注意荷载限值。需要充分考虑景观覆土、种植、构筑物的荷载。
4、对大型货车、消防车可能出现的位置，同建筑专业确认可能的路线，注意不可遗漏荷载。
5、做好施工交底，及对施工工况的的复核，对局部超载较大的位置及需大型机械设备等部位，应建议施工方做好相应的支撑。
6、加强对无梁楼盖承载力的复核，尤其注意冲切承载力验算及不平衡弯矩对节点的影响，注意防连续倒塌设计，防脱落验算等。
结论
无梁楼盖模型搭建通过科学规范设置参数，在设计中充分考虑活荷载的不利布置，在设计阶段最大程度避免风险及设计缺陷，完成结构方案体系。但由于篇幅有限，未能分析设计与施工偏差对计算结果的影响，将在后面的工作中进行进一步的研究。
参考文献
1.北京市住房和城乡建设委员会北京市规划和国土资源管理委员会关于石景山区西黄村A-E地块地下车库项目地下一层顶板局部坍塌质量问题调查处理情况的通报 京建发〔2018〕296号 (无梁楼盖事故调查结果)
2.逯晔，许晶. 地下车库无梁楼盖设计常见问题讨论. 建筑结构 第45卷第4期2015年2月下
论文作者:赵辰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
标签：楼盖论文; 荷载论文; 弯矩论文; 楼板论文; 宽度论文; 顶板论文; 钢筋论文; 《基层建设》2019年第20期论文;