无梁楼盖原位加载试验研究

罗雄浩

（广州建设工程质量安全检测中心有限公司）

无梁楼盖是一种楼板直接支承在柱上或墙上，楼面荷载直接由板传至竖向构件，再通过竖向构件传至基础的板柱结构体系。这种结构传力简捷，增大了楼层净空，具有突出的经济效益。随着城市建设持续发展，越来越多的无梁楼盖出现在工程应用中，无梁楼盖的坍塌事故也时有发生。本文以某项目地下室无梁楼盖荷载试验为案例，探讨原位加载试验在无梁楼盖中的应用。

1 工程背景

某项目主体为地下2层，地上30层的钢筋混凝土框架剪力墙结构，地下室部分区域采用无梁楼盖。由于施工荷载不利工况考虑不足、覆土施工超载导致托板与顶板交界处发生冲切破坏，进而导致地下室顶板局部垮塌。事后建设方委托了具备相关资质的单位对该项目地下室局部区域进行了设计加固施工，后续也对无梁楼盖进行原位加载试验，以检验加固后无梁楼盖的承载能力，评估其是否满足正常使用极限状态要求。

2 试验内容

2.1 试验荷载取值

根据《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012）第9.1.6条及9.1.7条的规定，仅检验无梁楼盖构件在正常使用极限状态下的挠度、裂缝宽度，试验的最大加载限值宜取使用状态试验荷载值，对钢筋混凝土结构构件取荷载的准永久组合。计算加载值时应扣除构件自重及加载设备的重量[1]。其中楼板的附加恒荷载为4.5kN/m2，活荷载标准值为2.5kN/m2，准永久值系数为0.6。因此，本次试验最大加载限值为4.5+2.5×0.6=6.0kN/m2。

2.2 加载方法

为充分模拟设计要求的均布荷载，本试验采用注水加载方法。在试验区楼板上方砌筑水池，做好防渗漏措施，采用高压水泵进行注水，以注水高度来控制加载值。试验时分级均匀注水，在达到使用状态试验荷载值Qs以前，每级加载值不宜大于0.20Qs，0.20Qs对应的注水高度为12cm，总加载量为60cm注水高度[2]，加载分级见表1。每级荷载下结构变形的测读在持荷10min 后进行，测读完毕后再加下一级荷载，并观察板是否出现受力性裂缝。若无，施加下一级荷载，满载时持荷时间大于30min 后观测变形，读完后进行逐级卸载，每级持荷10min后读数，全部卸荷60min后观测结构残余变形量。

表1 加载分级

2.3 变形观测点布置

无梁楼盖的结构受力体系与梁板结构相比存在明显区别，根据离柱的距离和正负弯矩的开展程度可将板分为两部分，距离柱四分之一板长部分称为柱上板带，其余跨中部分称为跨中板带，柱上板带大约承载四分之三的总荷载，跨中板带大约承载四分之一的总荷载[3]。其弯矩分布大致如图1所示。

图1 无梁楼盖弯矩分布示意图

受荷时板截面的不同部位会产生不同弯曲变形。据其变形特点，变形观测点主要布置在柱上板带和跨中板带，共20 个测点。其中框架柱变形测量采用水准仪观测，在试验柱上设观测点，在其他稳定位置设基准点。楼板变形测量采用百分表。变形观测点布置见图2。在观测变形的同时，还应观测构件是否开裂。试验加载时根据结构变形及开裂情况采用双指标控制标准。

图2 变形观测点布置图

3 试验结果

3.1 试验检验指标

3.1.1挠度检验允许值

根据《混凝土结构试验方法标准》（GB/T50152-2012）第9.3.2 条规定，对钢筋混凝土受弯构件，挠度检验允许值应按公式⑴计算：

式中：[as]为挠度检验允许值，[af]为构件挠度设计的限值，楼盖构件取l0/250[4]，θ为考虑荷载长期效应组合对挠度增大的影响系数。

本次试验的楼板轴网跨度为8.0m，构件挠度设计的限值[af]= 8000/250 = 32mm。挠度检验允许值[as]=[af]/θ= 32/2 = 16mm。

3.1.2最大裂缝宽度检验允许值

根据《混凝土结构试验方法标准》（GB/T50152-2012）第9.3.3条规定，构件裂缝宽度检验应符合式⑵：

式中：ωs，max为在使用状态试验荷载值作用下，构件的最大裂缝宽度实测值；[ωmax]为构件的最大裂缝宽度检验允许值。

对于钢筋混凝土结构在二a 类环境类别，三级裂缝控制等级[4]，设计规范的限值ωlim= 0.20mm。在使用状态试验荷载值作用下，构件的最大裂缝宽度实测值应小于检验允许值0.15mm。

3.2 试验结果

每级荷载作用下各变形观测点的测读值见表2、3。

表2 每级荷载作用下各测点的位移 （0.01mm）

表3 每级荷载作用下各测点的位移（0.01mm）

3.3 试验结果分析

每级荷载作用下各观测点变形示意图详见图3～图5。在整个试验过程中，未发现框架柱及顶板出现明显可见裂缝。在最大试验荷载6kN/m2作用下，跨中板带最大变形点(13#测点)的挠度为2.63-(1.46+0.92)/2=1.44mm，柱上板带最大变形点(7#测点)的挠度为1.48-(0.74+0.72)/2=0.75mm，均小于《混凝土结构试验方法标准》（GB/T50152-2012）规定的钢筋混凝土受弯构件挠度检验允许值。卸荷之后，跨中板带残余的最大挠度为0.165mm，残余变形率为11.46%；柱上板带残余的最大挠度为0.17mm，残余变形率为18.67%；试验构件表现出较好的变形恢复性能[2]。

图3 各观测点变形示意图

图4 跨中板带观测点变形示意图

图5 柱上板带观测点变形示意图

4 结论

试验构件在最大试验荷载（6kN/m2）作用下的挠度小于规范规定的挠度检验允许值。试验构件在荷载作用下未出现明显可见裂缝。

因此，该试验区间无梁楼盖构件承载力满足正常使用极限状态的要求。

5 结语

结构构件承载能力的确定一般是根据现行设计规范和标准进行承载能力复核，但往往因为构件材料实际强度、特性的不同以及计算方法、计算软件等因素的影响，难以得到真实的结构构件承载能力。本次原位加载试验直观、有效地检验了正常使用极限状态下无梁楼盖构件的承载力，也比较直观的反映了无梁楼盖的受力特点，为了解无梁楼盖结构性能提供了依据，也为原位加载试验在无梁楼盖中的应用提供了参考。