摘要: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，由于无梁楼盖传力体系简单、传力途径短、施工模板简单、有效提高地下室净高、减低基础埋深、综合经济性指标好等原因，所以在各地工程建设中的得到了广泛的应用。设计无梁楼盖，和一般的梁板构造系统对比来说，许多的优点，简捷的传力路径，方便布置管线，快的施工速度，对建筑的通风也非常有利，净空运用率高。跟一般的梁板系统相比，无梁楼盖因为施工简单方便、相对好的经济效益，已愈来愈普遍的运用于现代建筑中。
关键词：无梁楼盖；结构设计；工程应用
无梁楼盖结构由于无楼层梁便于水电管道通行，争取了空间的可用净高，有利于建筑物减少层高，减少了施工排水费用（有地下水时）。而且施工支模、简单的工序，相对方便的绑扎钢筋，相对方便的设备项目安装，工期短等特征，但抗震性能差、易受冲切破坏，对这设计单位要依据这构造系统的特征，从计算办法、设计需求和结构措施等方面通盘思考，确保设计的科学性、适当性。
1、无梁楼盖概述
无粱楼盖结构又称为板柱结构，这种结构体系楼板的重量直接作用于墙体和柱状结构之上，我们可以将这种体制看作是一种超宽梁体系。当柱子作为等代框架存在时，梁体的宽度大大超过了柱子的宽度。该种结构的基本受力特性为：和柱宽大致相等的楼面载荷所产生的弯矩将会通过板直接传递到柱体之上，而剩余部分的楼面力矩则可以通过扭矩完成载荷传递，在该种情况下，我们可以将柱体两侧与柱体宽度相等的板视为扭臂，而剩余部分所产生的载荷则会使扭臂受到扭矩作用，再通过扭臂将扭矩直接传递到柱体之上，如此一来，柱体将会承受弯矩作用，最终将楼面所产生的全部载荷经由柱体传递给建筑物基础部分。
2、无梁楼盖的基本构造
无梁楼盖结构主要是由板和柱构成，由于柱顶处平板直接将荷载传递给柱，因此会在柱顶形成集中受力区域，产生柱头对板的冲切破坏，为了防止这种破坏的发生，往往在柱顶设置柱帽，以增大柱头与楼板的接触面积，有利于荷载的合理分布。无梁楼盖结构中的板可分为柱上板带和跨中板带。为了提高结构的抗震性能，应在柱上板带设置暗梁，以提高结构的整体性。无梁楼盖的构造要求可参考为：混凝土等级不宜低于C30；板最小厚度不应小于150mm；柱帽边长不宜小于板跨度的1/6，厚度不宜小于1/4板的厚度；柱截面边长不应小于400mm，剪跨比不应小于2，高宽比不宜大于3；暗梁宽度可取柱宽加上柱宽度以外各1.5倍板厚。
3、无梁楼盖的特点
无梁楼盖顾名思义即为板柱结构：不设梁的楼板直接支撑在柱上，形成双向受力的板柱结构体系。无梁楼盖结构的板可分为跨中板带和柱上板带，跨中板带传力给柱上板带，柱上板带直接传力到柱，在柱顶处受力较为集中，板受柱冲切作用，所以需要在柱顶设置柱帽，提高结构受力性能，改善结构整体性。此外地下室无梁楼盖结构体系，不但能有效降低地下室总层高或者提高层净高，还能有效减少地下室埋深，从而减少基坑开挖的土方量。
4、地下室无梁楼盖的设计方法
4.1直接设计法（经验系数法）
直接设计法包括使板和梁截面成比例以承受弯矩的一组规则。该法简单明了，物理概念清楚，有极限平衡寓意。直接设计法以符合一定条件的板系理论分析为依据，作了设计方法上的简化，考虑了施工的可行性，还参考了已有的工程先例，所以采用直接设计法时必须符合下列限制条件：首先，每个方向至少有3个连续跨。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果只有两个连续跨，则中间支座处截面负弯矩过大，与本法给定的不符。第二，沿每一方向，连续跨支座中至中的跨度之差不应大于较长跨的1/30。第三所有荷载均为重力荷载，在整个楼盖上为均布荷载，活荷载不得超过恒载的3倍。由于直接设计法是基于均布重力荷载试验以及用静力学确定所得的柱反力。对于按双向板设计的倒置楼盖的伐式基础，在假定地基反力为均布的场合，也不得用直接设计法。此外，框架应该是无侧移的，不包括水平荷载。
4.2等代框架计算法
等代框架计算法主要是将整个建筑结构沿横、纵划分为纵向与横向等代框架，均不同于普通框架柱，普通框架梁柱均能够传递内力包括弯矩、轴力等，然而在等代框架体系中，在竖向荷载条件下，等代框架梁宽度取值方向与梁跨呈垂直方向，其数值都均大于柱宽，仅一小部分竖向荷载靠柱子直接传递，其余荷载都通过扭矩来进行传递，所以无梁楼盖体系中代框架柱包括柱帽以及两侧扭臂等，在设计过程中其刚度都应当充分等代柱的受弯刚度与扭臂受扭刚度。等代框架梁的尺寸取值、高度与板相等，在水平荷载作用下等代框架梁的宽度取1/2板跨中心线间距离，同时在竖向荷载下取与梁跨度垂直方向的板跨中心线间的距离，等代框架柱截面往往取柱的截面尺寸，而柱的实际计算高度，则取层高，扣除柱帽的高度，如果仅有竖向荷载情况下，框架可根据分层法来简化柱截面计算，并根据框架内力计算得出柱内力与梁内力数值，乘以相应分配比值，便可计算等代框架梁中各截面弯矩数值。
4.3有限元分析法
内力有限元分析法在实际工程中常采用PKPM系列SLABCAD楼板有限元分析软件中的弹性楼板进行计算，有限元分析法将无梁楼盖划分为众多细小单元，各单元之间进行变形协调计算，并得出准确的地下室无梁楼盖内力数据，跟经验系数法和等代框架法相比，SLABCAD在柱帽和洞口对刚度的影响上考虑的要多一些，还有水平荷载作用下的内力等等，且适用于不容易划分板带的复杂平面的板柱结构。
5、型钢剪力键在无梁楼板中的应用(以某大型地下工程为实例)
1．型钢剪力键的应用背景
该工程的结构顶板承受了相当大的均布荷载，对于柱网为8.4m×8.4m的区域，上述荷载产生了很大的柱顶轴力。经计算，顶板的板．柱节点处的典型的冲切力标准值约为：P恒载=3500kN，P活载=1500kN，P人防=2500kN。由于地下一层层高受到各种因素限制而无法再增加，又因建筑、设备对该层的净高要求相当严格，从而使得顶板板厚受到较大的限制(大部分区域要求Hb≤600mm。局部区域要求Hb≤800)；同时考虑到建筑美观上的要求，并兼顾施工方便、缩短工期等因素，设计人员在该工程的顶板中大量应用了平板式无梁楼盖，并针对节点冲切承载力的问题，采用了无梁楼盖板内置环式型钢剪力键的钢混凝土板柱节点。
2．型钢剪力键的组成
无梁楼盖型钢剪力键型节点主要包括地下一层钢管混凝土无梁楼盖节点及首层钢筋混凝土柱无梁楼盖节点。首层钢筋混凝土柱无梁楼盖采用内置环式型钢剪力键混凝士板柱节点，该节点以钢管混凝土柱环板节点概念为基础，在板柱节点位置设置由两道环板与牛腿组合而成的型钢剪力键，并通过混凝土柱顶加插型钢与型钢剪力键形成整体刚性节点。
6、结语
无梁楼盖的结构方案比选过程中，小柱跨无梁楼盖用混凝土量和用钢量较大柱跨节省较多，综合经济指标更优。面对日益严峻的国内外经济形势及激烈的房地产竞争市场，结构成本愈来愈被重视，结构设计人员应该精益求精，小柱跨无梁楼盖不但可以满足人们安全和空间方面的需求，也可大大节约建设成本，取得较大的经济效益。
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论文作者:关永基
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：楼盖论文; 荷载论文; 结构论文; 框架论文; 剪力论文; 节点论文; 型钢论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;