雷德智
上海绿地建设（集团)有限公司 上海市 200083
摘 要：针对动力矩和不平衡对有效高度的影响及地下车库无梁楼盖抗冲切的计算问题，进行了弯矩计算分析和研究，提出了增加柱内力对柱-支承板断裂的影响问题，即地下车库无梁式楼板和与传统梁结构不同的破坏模式，以及无梁楼板和次表层楼板覆土是需要注意的事项。
关键词：无梁楼盖；剪切计算；弯矩不平衡；结构要求
引言：
无梁式楼板是指直接依赖于柱子的无骨架和支柱的楼板体系。这种车库的尾部设有支撑板和柱盖，是瑞士建筑师在1910年设计的一种结构形式，同时还在上世纪80年代和90年代制定了“钢筋混凝土板结构技术规范”，如今在我国被广泛使用。在设计、施工和使用过程中，没有计算梁盖的方法，无论是人工还是目前的计算方法，都存在着一系列问题。在地下车库中使用无梁楼板时，由于楼顶较重，特别是计算时，无梁楼板击穿了车辆活动荷载和消防荷载。为此，本文对地下车库的无梁式建筑设计提出了具体建议。
1 项目概况
本项目为东太湖大道南侧、夏蓉街西侧住宅地块项目二标段。该项目建筑面积144671㎡，由12栋11F/-1F小高层、12栋4F/-1F叠加别墅及地下车库组成，其中人防地下室面积17684㎡，设计为钢筋砼无梁顶板结构，顶板厚度350 mm，砼等级为C35.P6。
2 无梁楼盖的利弊
2.1 无梁楼盖的优点
无梁楼盖的优点总结如下：(1)在保持楼面净高不变的前提下，楼面净高可减少约450mm。在地下车库中，当地下水位较高时，可降低基础埋深，基坑开挖及支护费用，以及施工降水费用，有利于结构抗浮计算，降低地下室外墙及地下车库框架柱的高度及加强筋。(2)简化施工，在地下车库采用无梁楼盖时，一般不需要设置暗梁，因此在施工过程中不需要梁的箍筋，模板施工也很方便。吊顶整洁、美观，有利于安装通风管、电桥、消防喷淋管道等[1]。
2.2 无梁楼盖缺陷
2.2.1 无梁楼盖中，由于柱子和楼板之间的连接应力高度集中，导致板顶产生较大的裂缝。这一应力集中现象可从有限元分析中得到，但由于此值较大，对柱受力板的加强作用较大，一般计算软件会忽略柱心1m范围内的内力作用。经过大量的工程实践，虽然裂缝是安全的，但仍然影响耐久性。
2.2.2 板-柱体系抗侧刚度弱，柱顶易产生水平裂缝，影响结构安全。板柱结点在水平荷载作用下，如地震、风等，存在不平衡弯矩。在不平衡弯矩作用下，柱顶出现水平裂缝，使柱端由刚性节点变为铰接节点，严重影响了结构安全。建筑抗震设计规范对无梁楼盖的应用规定非常严格，地坪结构必须采用抗震墙板柱，它适用于各种水平荷载下。对板柱式抗震墙结构体系的最大适用高度有严格的规定。例如，抗震设防区为8度(地震加速度为0.2g)，最大允许建筑高度只有55米，比框剪结构的100米低了一半。因此，无梁楼盖在地震带地面建筑物上的应用逐渐减少。
3 无梁楼盖弯曲的计算要点
本文通过对东太湖大道南侧、夏蓉街西侧住宅地块项目二标段的分析，总结出在计算无梁楼盖时应注意的几个问题：1）将弹性楼盖的计算方法由平面导向荷载改为有限元分析；2）载荷直接作用于弹性板元，通过板元的有限元法在相邻单元间传递，最终传递到周围的梁和墙。通过这种方式，不仅垂直荷载作用在墙体，而且平面外弯矩和梁的转矩也会传递到周围的支架上。3）无梁楼板楼面计算中，施工图菜单下的平面楼面与弹性楼面不一致，而平面楼面往往偏大。4）在计算上楼层时，考虑了风和地震的作用，但相对于恒载和活载，楼层的内力太小，模型层数对楼层的计算也有影响，各单元的数值也不相同。上述计算取每个元素的值(节点周围元素的平均值)，平面层取各节点的值。对设计者来说，围护结构设计应结合两种加固效果[2]。
4 无梁楼板受冲切计算要点
1）在载荷完全分布时，圆柱端(冲孔面一)和支撑板边缘(冲孔面二)沿45°的倾斜方向形成冲孔锥体，锥体内各区域的载荷和楼板自重为有利载荷，而锥体外区域的载荷和楼板自重为冲切载荷。
2）在无梁楼盖设计阶段，冲孔计算通常要确定无梁楼盖各个部件的尺寸，包括板厚，支撑板尺寸，柱帽尺寸等。地库顶面普遍覆土，板柱结点受力较大。通常选择柱盖、托板、柱盖+托板三种节点形式。无梁楼盖冲孔设计可分为三个阶段进行，先按建筑物高度、覆土厚度和柱网大小确定节点形式。
3）然后通过计算冲孔平面I，确定总冲孔高度；若高于建筑物容许高度，可考虑使用冲孔箍筋或弯曲钢筋。
4）对顶孔板Ⅱ进行计算，并结合无梁楼盖的弯曲计算结果，确定顶板或顶柱的宽度和厚度。
5）建筑结构荷载规范中的活荷载数值未对车库屋顶活荷载进行规定。编码编译器给出的解释是，负载变化太大，应该根据项目的实际情况来决定。所以每一个设计院的价格在5 ~10kN/m2之间。对于不能控制的，不能单独使用的活荷载，笔者认为应该适当增加安全储备。
5 无梁楼盖施工要点
因无载体底板支架与载体板结构相比，其受力复杂，横向力弱，抗渐进断裂能力差，故在底板设计时应考虑：设计缝位置调整，柱、柱帽、承载板、楼板应尽可能一次性浇筑，若板体需要防渗混凝土，也可在柱帽下300mm处设置联轴节，但不应在支撑板或柱帽上。如果建筑场地有限，所建车库的屋顶必须用作建筑场地，堆积物的重量不能超过设计荷载。如果必要的话，可以检查设计单位。如果底板表面不反光，则必须在墙后填土，以保证屋顶达到100%的强度，并采用防水和防水保护层。
6 无梁楼盖施工过程风险控制要点
从近年来的无梁楼盖工程事故可以看出，无梁楼盖工程事故大多发生在结构施工阶段，通过事故调查分析，可以得出结论，大多数无梁楼盖地下车库的设计是没有问题的。由此可见，施工过程中的风险控制对保证无梁楼盖结构的安全起着重要作用
6.1 施工堆料
在施工阶段，无梁楼盖结构的地下车库在楼盖下设置屋面支撑系统。为了追求建筑材料的高周转率和利用率，当地下车库顶板强度满足要求时，由于地上结构施工的需要，将拆除顶板下的顶板支撑体系，车库屋顶通常划定一定的范围作为堆场。堆场的存在导致柱帽两侧荷载不均，导致柱帽弯矩不平衡，对柱帽产生不利影响，如产生弯曲裂缝等，因此，地下车库施工前，明确施工现场的具体位置，限制材料的荷载。根据堆放场地的范围和荷载，设计了屋面下的支撑体系
6.2 大型施工车辆设备
目前，对施工现场大型车辆和设备的荷载估算还不够。在许多工程中，大型施工车辆和设备在地下车库顶板上通过时，往往没有顶板支撑。据统计，大型工程车辆满载自重可达110t以上，已远远超过结构设计荷载。即使荷载规范中给出的消防车荷载也按30t消防车荷载换算。车辆荷载属于动荷载，对结构的影响较大。因此，施工单位要严格控制车辆和设备的通行。如有必要，应指定的行驶道路。道路两侧应采取可靠措施，确保施工车辆不超过道路荷载，屋顶下的支撑系统应根据施工车辆荷载进行设计。
6.3 车库顶板回填土
地下车库的回填过程是整个施工过程中最危险的阶段。根据以往工程事故的统计，本阶段发生的工程事故相当多。特别是施工单位要重视现阶段的施工风险控制，制定科学合理的施工组织方案。对于填土较厚的情况，应采用分层均匀回填，以避免不均匀荷载的不利影响。回填材料进场后，严禁大量集中堆土。应单独使用人力车或小型机械运输，不得使用大型机械，以确保结构的安全。
7 结论与建议
综上所述，地下车库采用辐射式地板结构，层高较高，建筑舒适，综合经济指标较好。但制动柱连接的安全性较低，对连续倒塌的防护能力弱于制动结构。在施工过程中，应加强安全防护，严格规范施工秩序，加强土地管理，在此基础上，对应力特性进行解释，对于不露土的计算方法和结构布置，从事不反光底板施工的人员，有一定的参考尺寸。
参考文献
[1]刘智.无梁楼盖地下车库结构设计及施工风险控制要点分析[J].工程技术研究,2019:158+180.
[2]蔡雄伟;.道路桥梁下部结构中施工技术要点的分析[J].四川建材,2018:153-154.
[3]王文涛.道路桥梁下部结构中施工技术要点的分析[J].价值工程,2020:165-167.