关于无梁楼盖的设计分析

文/ 李分德 广西荣泰建筑设计有限责任公司 广西柳州 545007

1、引言

社会经济水平在不断的提升，人们对楼宇建筑的需求越来越趋向于个性化以及多样化，对建筑物的设计要求也越来越高。面对这些需求，越来越多的大型基础设施建筑出现在人们的视野中，包括楼房、商场、娱乐场所、地下停车场等。近年来，人们的生活节奏不断的加快，随之而来的是越来越大的生活压力，这就使得人们对狭小的居住空间、毫无变化的生活环境产生了排斥心理。面对这些社会发展的变化，传统的楼盖设计已然不能满足人们的生活个性化需求。楼盖对于整个建筑物来说是极其重要的一部分，其在整个建筑结构中，承担着重要的连接功能以及分散压力的功能，为楼宇建筑的稳定性以及转移压力载荷做出了重要的贡献。而且楼盖的设计直接关乎建筑的空间大小、楼顶的高低以及吊顶的面积等因素。与传统的有梁楼盖设计相对比而言，无梁楼盖的出现无疑为建筑物空间设计、布局提供了很大的便利，也受到了大众的认可是广泛应用。本文据此，结合无梁楼盖的优缺点特性，探讨无梁楼盖的受力特点以及破坏特性，进而详细分析无梁楼盖的设计方法以及板柱节点设计、柱帽设计、配筋及构造等方面的问题。

2、无梁楼盖的概述

所谓的无梁楼盖就是一种板柱结构而且是双向受力不设梁的楼盖结构，对建筑空间的要求就有很大的限定。由于楼盖中不设梁，就将楼板支在两边的柱上，这就将楼面的负载通过两面的柱子直接传递到地面基础上。近年来，无梁楼盖体系在建筑物中得到了广泛的应用，尤其是在地下停车场、仓库、大型商场等建筑中较为常见。一般情况下将无梁楼盖分为三种类型：（1）平板型，这种类型的楼盖由平板和柱两部分组成，大多数应用在对建筑物的空间有个性化的功能需求和美观要求的居民住宅或者写字楼中。（2）有柱帽型，这种楼盖由平板、柱和柱帽组成，较平板型多出柱帽的部分，这就使得平板和柱之间的连接更加方便而且柱帽还在一定程度上提高了楼面平板向柱子传递载荷的有效性。（3）双向密肋型，这种楼盖由于双向密肋共同承担负载作用力，所以承载受力效果较好。

2.1 无梁楼盖的优缺点

无梁楼盖是随着社会的不断发展，社会需求的多样化提升而出现的一种建筑技术。其本身就是时代发展的产物，具有自身独特的优势：首先，为了人们当今个性化的需求，与传统的多肋梁楼盖相对比来说，无梁楼盖具有空间大、整体性效果好、增加建筑物楼层净高度、增加了空间的美观性等审美以及功能特性，而且还提高了建筑物的空间利用率。这样用户就可以在充分的空间内，灵活自由的安排室内的布局。其次，在作用力效果方面，无梁楼盖将以往的多肋梁集中受力转化成平面分担受力，改善了受力效果。将载荷直接从平板传递到支柱，使得传力的路径变得更加简单。此外，一般的无梁楼盖都是由平板和柱以及柱帽组成的，构件的简单使得施工过程变得更加便捷。与传统的楼盖建筑施工相比，在施工支模、安装设备和楼面的钢筋绑扎等方面都具有明显的效率提升的体现，在一定程度上减少了施工成本。

尽管无梁楼盖具有很明显的优势，但是也存在不可避免的缺点：近年来，无梁楼盖在我国的发展较为迅猛，但是仍然处于发展初期，对技术的掌握还不够成熟，难免会在实施过程中出现或多或少的技术难点，特别是像柱帽这样较为复杂的构建，操作技术必须熟练。其次，无梁楼盖虽然在一定程度上取消了肋梁，使得力的传递更加简单，但是这就致使所有的力都转移到平板与柱之间的连接的位置，导致柱子附近的剪应力较为集中，很容易受到破坏，一般不适用较高的建筑物虹，容易在地震或者较大动荡过程中发生楼盖坍塌的现象。另外，无梁楼盖的整个盖顶是一块平板，这就要求平板具有较强的抗压能力，需要加大平板的厚度，此时就需要更多的钢筋和水泥等材料来坚固平板，提升平板的硬度，避免平板因缺少梁柱的支撑而出现弯曲的现象。

综合无梁楼盖技术显现出来的优缺点，需要结合建筑物的具体需求特性一级无梁楼盖的适用性等综合考虑是否应用该项技术。

2.2 无梁楼盖的受力特点及破坏特征

无梁楼盖具有其自身特有的性质，总结其受力特点以及破坏特性有以下规律：（1）首先是载荷力的传递规律。无梁楼盖主要是通过长跨方向和短跨方向两个方向分别传递力的负载，而长跨方向是较为不利的弯矩方向。另外，由于楼盖平板是与柱子直接连接的，二者之间只时通过节点相接，因此其连续性较差，非常不利于承受水平方向的载荷力。而且在柱子的周围集中很大的剪切力极其容易使得柱子发生弯曲，造成冲切破坏。（2）其次是弯矩的分布规律。同传统的肋梁楼盖相比，无梁楼盖的平板最大的正弯矩位于支座的轴线上，而最大的负弯矩则处于柱顶的位置。传统的肋梁楼盖的最大负弯矩力位于梁的跨中位置，最大正弯矩则位于中央位置。（3）最后是挠度变化的规律。无梁楼盖的最大挠度较传统的肋梁楼盖的挠度要大3倍左右[1]。

3、无梁楼盖设计分析

无梁楼盖技术本身具有一定的弊端，尤其是在进行工程设计时。所以在楼盖设计阶段一定要注重计算方法的应用。目前，应用较为广泛的计算方法有以下几种：（1）等代平面框架法。所谓等代平面框架法就是首先将整体结构划分成横纵柱列两个方向的具有“柱”和“梁”的横向和纵向的平面结构框架。（2）经验系数法。经验系数法是目前在无梁楼盖设计中应用最为广泛的，而且操作最为便捷的方法。这种方法是通过鹰王的经验以及试验研究的基础上总结出来的，我们在利用这种方法时，通常只需要计算总弯矩，再通过与弯矩分配系数之间做乘法，就可以获得所需截面弯矩。虽然这种方法应用较为简单，但是必须满足一定的限定条件的情况下才能采用，不能轻易的使用。（3）精确计算法。这种方法需要将无梁楼盖结构利用限元法划分成若干个单元，再借助相关的有限元法软件利用单元有限元法来计算。在这一计算过程中，需要结合所利用的软件进行科学计算。包括建模分析，模拟计算等过程。利用科学合理的方法对所需结果进行精确计算。

在设计过程中，结合科学的设计计算方法分别分析在板柱节点设计、柱帽设计、配筋及构造：

3.1 无梁楼盖板柱节点设计

板柱节点是平板与柱子之间的交点，这一交点具有很大的作用，对力的承受和传递有很高的要求。其设计的主要关注点是节点的抗冲切性能和横向抗冲切钢筋的设计。如果双向板是直接支撑与柱子上面的，那么平板与柱之间交点周围的载荷能力以及剪切力是非常值得注意的问题。因此，在设计时就需要在此处单独设计能够加强抗剪切力的构建。此时可以考虑加入柱帽、或者抗剪切力的箍筋、栓钉或者弯起钢筋等。但是，一帮情况下会考虑到费用的问题，会采用弯起钢筋，不过此时就会出现由于较多的钢筋造成的拥挤的为，就需要采用箍筋来有效的解决这一问题[2]。

3.2 无梁楼盖柱帽设计

柱帽的设计原则一般包括以下几点：1）一般情况下抗冲切承载力是完全由混凝土承担的，此时是不需要考虑箍筋和弯起钢筋的。2）由于冲切承载力完全是由混凝土承担的，所以在此基础上必须有富余，避免发生脆性破坏。3）柱帽的厚度一般要高于通风管道的下端。4）在厚度满足要求的情况下，应该将柱帽的平面宽度缩小到最小，不过必须要保证其外边线位于冲切破坏椎体所处的斜截面外面位置[3]。

3.3 无梁楼盖板配筋及构造设计

由于无梁楼盖是没有肋梁支撑的，所以对平板的要求就很高。因此，无梁楼盖板的配筋在设计时需要考虑配筋的强度以及质量，配筋的主要作用之一是加强平板的强度，以避免出现平板弯曲现象。在进行配筋设计时需要充分考虑其承载能力以及抗压能力。可以利用十字接头或者丁字接头的形式来固定配筋的结构[4]。

结论：

无梁楼盖在近年来获得了快速的发展和广泛的应用，本文结合无梁楼盖的发展背景，简要阐述目前应用的无梁楼盖的几种类型，进而探讨无梁楼盖在应用过程中的优缺点以及受力特点和破坏特征等，进一步深入分析无梁楼盖的设计问题详细阐述无梁楼盖的设计方法，并从板柱节点设计、柱帽设计、配筋及构造等方面进行探讨，为指导无梁楼盖的实践应用提供依据。

[1]王世坤.浅谈地下室无梁楼盖结构设计分析[J].江西建材,2015(09):34+36.

[2]杨奕芬,李俊锋.无梁楼盖及板柱节点设计的一些体会[J].四川建筑科学研究,2012,38(01):60-64.

[3]张元坤.无梁楼盖中的柱帽设计[J].广东土木与建筑,2015,22(06):3-5.

[4]吴书安.房屋建筑专业毕业设计中配筋构造问题及分析[J].扬州职业大学学报,2000(02):27-32.