地庫無梁樓蓋的分析及結構設計的探討

1、Word文檔 地庫無梁樓蓋的分析及結構設計的探討 發(fā)表本文的本意及內容是分析推想以往工程事故的緣由，總結閱歷教訓，用以改進今后的的工程設計。究竟無梁樓蓋還是有人在設計的。 對于不少同行的觀點，可以歸納為以下幾點，現(xiàn)分別來爭論一下。 1. 板式樓蓋與梁式樓蓋哪個更經(jīng)濟？ 先來分析板式樓蓋與梁式樓蓋的傳力路徑。板式樓蓋：板 柱帽 柱；梁式樓蓋：板 梁 柱（忽視柱周邊直接板傳柱部分）。由上導荷圖的對比可知，三角形的任意兩條邊之和大于第三邊。板式樓蓋比梁式樓蓋的傳力更直接一些，傳力路徑也更短一些?；趥髁β窂阶疃痰母拍钔葡?，板式樓蓋也應較梁式樓蓋更經(jīng)濟一些。 2. 一般梁板結構是延性破壞，板式樓蓋屬于

2、脆性破壞。 工程事故的幾個無梁樓蓋的確是脆性破壞的。上文中也分析屬于彎剪破壞，即先由于縱筋配置不足引起受彎裂縫，裂縫進展進而引起沖切破壞。其破壞特征符合少筋梁的脆性破壞特征。從倒塌的工程事故樓蓋配筋也可以看出來。800厚柱帽配置頂筋18200+ 14200，配筋率約為0.25%，剛剛滿意最小配筋率。在彎矩及剪力均很大的柱帽，構造配筋明顯有點不妥。那么我們柱帽為何不能設計成適筋梁呢。通過設計完全可以做到延性破壞。 一般梁板結構的延性破壞：一般梁板結構由于存在較高截面的框架梁，在支座形成塑性鉸后框架梁仍很大的承載力，調幅后的框架梁仍屬于適筋梁的破壞特征，破壞時已經(jīng)有很大的裂縫及撓度，即延性破壞。分

3、析梁板結構的延性破壞緣由：框架梁配置了足夠多穿過框柱的頂部縱筋和梁底部縱筋，梁端設置了加密箍筋，使支座處能形成塑性鉸，穿過柱子的梁底部縱筋的因素可能更為關鍵。支座形成塑性鉸后框架梁仍有很大的承載力量和變形力量，這或許就是一般梁板結構不易連續(xù)倒塌的緣由。 由于板式樓蓋取消了截面較大的框架梁改為在柱頂設置柱帽，其受力特點是柱帽肯定區(qū)域內內力很大，跨中板帶及柱上板帶跨中內力均較一般梁板結構小。通過配置足夠多的柱帽頂縱筋及板底穿過框柱的防墜落筋（上文中防倒塌筋，覺得墜落更合適）也可以形成塑性鉸，但由于板式樓蓋板厚一般相對于框架梁截面小許多，跨中柱上板帶配筋一般只能承受柱帽處很小一部分的調幅，假如柱帽處

4、完全形成塑性鉸，板帶無法承受調幅之后的荷載，此時結構基本就破壞掉。板式樓蓋的破壞形式也不能算是脆性破壞。在板底設置通過柱子的防墜落筋，即使樓蓋破壞后，由于防墜落筋的作用頂板不會完全倒塌下來。 板式樓蓋也有肯定的延性，延性的確不如梁板結構，防連續(xù)倒塌不如梁板結構。個人覺得可以通過增設框架明梁，增設肯定的剪力墻來阻擋板式樓蓋的連續(xù)倒塌。 3. 板式樓蓋柱周易發(fā)生脆性的沖切破壞。 再來看一下大家說的脆性的沖切破壞（剪切破壞）。鋼筋混凝土構件在彎距、剪力共同作用下，主要的破壞形式是先在彎剪區(qū)域消失斜裂縫，隨著荷載增加，裂縫向上擴展，未開裂的部分的正應力和剪應力快速增加。當正應力與剪應力組合后的主應力消

5、失拉應力，且大于混凝土的抗拉強度時，消失斜拉破壞，既是沖切破壞（剪切破壞）。 沖切破壞（剪切破壞）依據(jù)其開頭消失裂縫的位置不同，可以分為兩種破壞形式：（1）.首先由于柱頂因彎矩作用而首先消失垂直裂縫，隨著荷載增加，垂直裂縫漸漸進展，并隨著主拉應力方向轉變而傾斜，裂縫成頂寬下細特征。即彎剪斜裂縫（彎剪破壞）。（2）. 裂縫首先消失在中和軸四周且大致與中和軸成45度斜角，隨著荷載增加，裂縫垂直于主拉應力方向進展。裂縫中間寬，兩頭細，即腹剪斜裂縫（剪切破壞）。9月8號文中總結工程事故的破壞模式多屬于第一種破壞形式。 依據(jù)沖切破壞機理，延遲或避開沖切破壞的措施：1. 加大柱頂縱筋配置數(shù)量，延遲柱頂抗彎

6、裂縫發(fā)生；2.在柱帽內配置箍筋及彎起鋼筋；3.柱帽尺寸設置的盡量大，預留足夠多的沖切富有，做到剪強于彎。 4. 施工的因素是工程事故主要因素。 我在上文也提到， 2021年以來的板式樓蓋地下車庫接連坍塌事故引起大家對板式樓蓋的廣泛爭論。那么2021年之前的幾十年里也做了許多板式樓蓋，為何沒有發(fā)生接連的坍塌事故？是現(xiàn)場施工措施及施工方法在2021年發(fā)生轉變了么？據(jù)我所知2021年前后，施工單位的施工措施及施工方法并沒有轉變。 也有同行列舉說有柱帽分次澆筑，柱帽留置水平施工縫是主因，柱帽留置水平施工縫的僅是個例，并非全部工程事故均存在此現(xiàn)象，不應歸為一個主要因素。 關于施工期間超載，有幾個工程事故

7、施工期間的確超載了。莫非2021年之前的施工都不存在超載現(xiàn)象，2021年之后才存在大量施工超載現(xiàn)象。據(jù)我了解這么多年現(xiàn)場往車庫頂板堆土的方式方法并沒有怎么變化。為何2021年之前的超載引起破壞就少呢？ 施工因素有可能是引起部分工程事故的主要因素，不是全部工程事故倒塌的主要因素。 5. 多數(shù)同行劇烈反對板式樓蓋，仍舊覺得梁式樓蓋更平安。 如下圖兩個結構布置方案，柱跨度及頂板覆土荷載均全都，頂板均為300厚。方案1長跨設置400X800框架梁，短跨框梁400X600的截面；方案2取消明梁，柱頂設置500高錐形柱帽+2.4X2.8X0.3托板的柱帽（如柱帽圖示）。兩個結構布置方案的總混凝土量基本一樣

8、，設置柱帽的混凝土量略高一點點。設計條件基本相當?shù)那疤嵯?，舉例來分析一下梁板結構與板式樓蓋在柱周邊受力狀況。 （1）分析柱周邊總的沖切承載力（或剪切）。兩個結構布置方案框架柱跨度一樣，頂板受荷一樣，忽視混凝土自重差異影響，柱四周邊總的剪力基本全都。假如板式樓蓋方案2在600厚托板內設置400X600的暗梁，柱根部梁截面實際400X1100高，縱筋箍筋與方案1中框架梁保持全都。對比可知，除兩個方向暗梁抗剪，板式樓蓋在400寬暗梁以外的柱帽混凝土仍能反抗很大的一部分剪力。方案2的抗剪力量明顯比方案1大許多。從抗剪承載力來說，板式樓蓋柱帽的極限抗剪（沖切）應比梁板結構中框架梁的極限抗剪大許多。由此板

9、式樓蓋應較梁式樓蓋更不易發(fā)生沖切破壞。 （2）柱頂區(qū)域縱筋抗彎承載力對比分析。假如方案1梁板結構中的框架梁彎剪均已達到極限承載，假如方案2板式樓蓋的暗梁配筋同方案1中框架梁配筋，方案2在柱周邊梁截面1100高，比方案1中800高框架梁截面高300。相同配筋時，1100高的梁抗彎承載力應比800高框架梁更大。另外400梁寬范圍以外柱帽也配置了不少頂筋，綜上得到板式樓蓋柱帽的極限抗彎力量應較梁板結構中的框架梁更大。 （3）實際內力分布分析。通過軟件計算。相同荷載、跨度的狀況下，通過增設柱帽，柱周邊柱帽應力水平相對梁板結構中的梁應力水平小許多，跨中應力水平也較梁板結構小許多。梁板結構柱頂處梁應力基本是無梁樓蓋柱帽應力的2 -3倍關系。下圖中紅筆圈處柱頂、跨中應力對比。應力水平低的結構形式更簡單保證結構平安的，通過合理設計板式樓蓋能得到更大的極限承載。 由以上幾點總結，板式樓蓋破壞時的延性及防連續(xù)倒塌特性的確比梁板結構要差；對于的柱頂沖切承載力，通過增設暗梁箍筋（建議柱帽范圍內均設箍筋或拉筋），對比方案圖中板式樓蓋極限抗沖切承載力應較一般梁式樓蓋的框架梁極限抗剪大許多；板式樓蓋通過增設柱帽，能得到更勻稱的應力分布，能同時減小柱頂及跨中應力極值。柱周柱帽應力水平比梁式樓蓋的框架梁應力水平更低，通過配置足夠的柱帽頂部縱筋，能獲得較梁板結構中框架梁更高的極限承載力。 關于