無梁樓蓋結(jié)構(gòu)傳力直接，相同層高下的使用凈空更高，結(jié)構(gòu)形式比較美觀。根據(jù)傳力路徑最短的原則，無梁樓蓋較普通梁板結(jié)構(gòu)更為經(jīng)濟一些。同時我認(rèn)為在設(shè)計合理的前提下，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的極限承載力應(yīng)比普通梁板結(jié)構(gòu)更高，是值得推廣的結(jié)構(gòu)形式而不該被嚴(yán)格限制。
曾經(jīng)我也懷疑過自己設(shè)計的無梁樓蓋是否安全？懷疑真的是目前的計算理論有問題么？真的是由不平衡彎矩引起的附加剪力引起的么？....... 。緊張過后靜思：無梁樓蓋結(jié)構(gòu)做了100多年了，出了一些工程事故，但是也沒有發(fā)生最近這幾年這樣無梁樓蓋地下車庫接連不斷地倒塌的問題。如果真是設(shè)計理論有問題，2017年之前設(shè)計的無梁樓蓋結(jié)構(gòu)為何沒有那么多的倒塌？
工程事故之后，應(yīng)該收集工程信息、總結(jié)工程教訓(xùn)，用以指導(dǎo)以后的工程設(shè)計，施工，而不是一紙公文全部限制無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式的使用。
通過網(wǎng)絡(luò)收集了幾個無梁樓蓋工程事故的現(xiàn)場照片，部分工程還有的結(jié)構(gòu)圖紙。從現(xiàn)場照片來看，幾個車庫都是僅剩下框架柱立著，頂板部分整個倒塌下來。分析無梁樓蓋的破壞形式可以歸為兩種模式：一種是由于柱邊沖切不滿足直接引起的沖切破壞（圖一所示）；另一種是由于柱頂縱筋配置不足，少筋破壞。其破壞機理是先引起柱邊受彎裂縫，裂縫深度開展，消弱抗剪截面，最終導(dǎo)致柱邊沖切破壞（圖二所示）。網(wǎng)上暴出來的工程事故基本都屬于第二種，其最終特征是柱頭處很干凈，完全破壞。
圖一
圖二
工程事故分析：（大部分工程缺少工程圖紙，僅是憑經(jīng)驗推斷）
1. 設(shè)計師設(shè)計失誤。設(shè)計師受力概念不清，柱帽處沖切不滿足，柱帽底筋比頂部筋還大。如中山倒塌的某項目，柱帽頂部配筋18@200+14@200小于柱帽底部配筋18@100；7.8X8（m）的柱跨，柱帽尺寸僅為1.5X1.5X0.8（m），柱帽邊沖切不滿足。
2. 柱帽頂部縱筋配置不足。這個可以參見《抗規(guī)》6.6.4條，要求設(shè)置構(gòu)造暗梁（實際頂部縱筋應(yīng)該滿足計算需要），暗梁寬度可取柱寬+柱兩側(cè)各不大于1.5倍板厚范圍。暗梁支座上部鋼筋面積不小于柱上板帶鋼筋面積的50%。此條在2014年以前很多設(shè)計院均執(zhí)行此條。個人猜測有可能2014年以前軟件計算也偏小了，但是執(zhí)行此條后，柱帽頂部實際配筋量加大了不少，正好抵消了計算偏小。2016-2017年之間有幾個在地產(chǎn)的朋友電話給我，咨詢無梁樓蓋有柱帽要不要設(shè)構(gòu)造暗梁，我都強調(diào)不是構(gòu)造設(shè)置的暗梁，而是要滿足計算需要設(shè)置。猜測有部分工程可能是僅僅構(gòu)造設(shè)置了暗梁，而由于平法圖集中板內(nèi)鋼筋在暗梁范圍內(nèi)是不設(shè)置的。由此可能造成設(shè)置了構(gòu)造暗梁范圍內(nèi)柱帽頂筋比計算需要小很多。
3. 柱帽頂部配筋方式改變。最近幾年無梁樓蓋的柱帽配筋方式由以前的“暗梁+柱上板帶”的方式改為柱上板帶寬度內(nèi)均布配筋。網(wǎng)上暴出的車庫結(jié)構(gòu)圖可以看到采用的就是均布配筋方式。均布配筋導(dǎo)致柱帽范圍內(nèi)總的配筋量雖不少，但是在柱寬及兩側(cè)各1.5倍板厚范圍內(nèi)的配筋量會偏小很多。此條跟有些軟件網(wǎng)格剖分大小對柱周圍計算結(jié)果影響較大有關(guān)，有些設(shè)計師可能會采用比較大的有限元網(wǎng)格剖分計算，同時又舍棄柱頂彎矩極值點的計算結(jié)果。由此會造成柱頂一定區(qū)域內(nèi)縱筋配置偏小很多。
4. 成本控制因素。在2014年之前很少有地產(chǎn)公司去優(yōu)化（扣鋼筋），即使有也是去優(yōu)化大家熟悉的結(jié)構(gòu)形式。對于好多人不熟悉的無梁樓蓋結(jié)構(gòu)無人優(yōu)化。所以前幾年設(shè)計人員一般配筋會預(yù)留較多的安全儲備，對于受力最不利的柱帽處安全儲備會更大一點。2014年前后國內(nèi)出現(xiàn)了一大批“優(yōu)化公司”，猜測對于無梁樓蓋也開始優(yōu)化了，優(yōu)化公司的擴張導(dǎo)致優(yōu)化人員水平良莠不齊。由于優(yōu)化所處角色不同，有些優(yōu)化師會指導(dǎo)或者說強迫設(shè)計師，按他們的要求嚴(yán)格取值車庫頂板荷載（如車庫覆土容重只能按18考慮），設(shè)計荷載沒有富�；蛘弑群笃趯嶋H的堆載還小，同時要求完全按軟件計算結(jié)果配筋，不預(yù)留富裕。曾聽說有優(yōu)化公司為了節(jié)省混凝土，柱帽尺寸要按沖切比接近1.0設(shè)計。前幾年設(shè)計預(yù)留的安全度被優(yōu)化掉了，甚至出現(xiàn)后期實際超載情況。無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式確實是經(jīng)濟，不過被優(yōu)化過度了。
5. 倒塌的工程項目均未考慮防倒塌設(shè)計。參見《抗規(guī)》6.6.4條中第3條。沿兩個主軸方向通過柱截面的板底連續(xù)鋼筋的總截面面積A≥Ng/fy。如果倒塌的車庫執(zhí)行了此條，即使車庫頂板破壞也不至于完全倒塌下來。
6. 有可能有些軟件在柱帽頂部縱筋計算偏小了。這個可以見佳構(gòu)軟件對工程事故分析。倒塌的那些車庫這條不是主要因素，即使計算結(jié)果偏小30%左右，也不至于在還沒有達到設(shè)計荷載時就直接倒塌了。畢竟設(shè)計還有一堆安全系數(shù)。
由以上6點分析，人的因素，軟件因素，配筋方式、經(jīng)濟因素等的疊加可能共同造成了工程事故的發(fā)生。我覺得還是人的因素最關(guān)鍵，設(shè)計師（或者結(jié)構(gòu)優(yōu)化師）沒有完全理解板式樓蓋受力特點，沒有從概念設(shè)計出發(fā)，對受沖切及受彎均很有利的柱帽采取加強措施，而是直接連關(guān)鍵部位截面及配筋也給優(yōu)化掉了。
無梁樓蓋結(jié)構(gòu)破壞模型：
從無梁樓板結(jié)構(gòu)的破壞模式及破壞機理分析一下，以下來自混凝土教科書，此模式應(yīng)是截面設(shè)計及配筋均比較合理的情況下 。在均布荷載作用下，無梁樓蓋在開裂前基本處于彈性工作階段。隨著荷載增加，在柱帽頂面出現(xiàn)裂縫，繼續(xù)加載，在柱帽頂面邊緣板上出現(xiàn)沿柱列軸線的裂縫，隨著荷載增加，板頂裂縫繼續(xù)不斷發(fā)展，進而在板底l/3跨中出現(xiàn)板底裂縫。即將破壞時，板頂及板底裂縫均出現(xiàn)特別大的主裂縫。受拉鋼筋屈服，受壓混凝土達到極限壓應(yīng)變。
由以上破壞模型可以總結(jié)，受力最不利處在于柱帽處，沖切及受彎均最不利。最先出現(xiàn)裂縫也在柱帽處。
關(guān)于無梁樓蓋設(shè)計的建議：
1. 受荷時一定要設(shè)置柱帽，盡量降低柱帽周圍的應(yīng)力水平。建議完全采用混凝土抵抗沖切，并預(yù)留適當(dāng)?shù)臎_切安全儲備。其次考慮設(shè)置抗剪栓釘抗沖切，至于箍筋及彎起鋼筋抗沖切不建議采用。設(shè)計時要考慮不平衡彎矩引起的附加剪應(yīng)力影響。關(guān)于柱帽尺寸問題，有些書上有限制條件，個人覺得滿足計算及結(jié)構(gòu)概念需要。不必遵守執(zhí)行。畢竟不設(shè)柱帽都可以做，設(shè)了柱帽之后還要滿足一堆要求不合理。
2. 柱帽頂部縱筋要預(yù)留適當(dāng)?shù)陌踩珒洌貏e是在柱寬+兩側(cè)各1.5倍板厚范圍內(nèi)配筋。建議執(zhí)行《抗規(guī)》6.6.4條中第1條有關(guān)規(guī)定。特別是加大柱頂一定區(qū)域內(nèi)縱筋配置量，而不是僅僅設(shè)置構(gòu)造暗梁。
3. 按《抗規(guī)》6.6.4條中第3條進行防倒塌設(shè)計。沿兩個主軸方向通過柱截面的板底連續(xù)鋼筋的總截面面積A≥Ng/fy。此條是結(jié)構(gòu)的最后一道保障。
關(guān)于無梁樓蓋柱跨問題及對受荷要求均勻。有些書規(guī)定最少3跨；各跨跨度差異不大于20%；各跨荷載要均勻。個人覺得那個是經(jīng)驗系數(shù)法的要求，目前計算可以不考慮；關(guān)于有些人認(rèn)為采用彈性理論設(shè)計無梁樓蓋算法有問題，個人覺得目前結(jié)構(gòu)力學(xué)計算都是彈性理論的。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在鋼筋未屈服之前，還是基本處于彈性狀態(tài)的，個人覺得彈性理論計算可行。
對無梁樓蓋結(jié)構(gòu)極限承載的推論：
無梁樓蓋結(jié)構(gòu)與一般梁板結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是：樓面的荷載由板直接傳至墻柱，相對于梁板結(jié)構(gòu)而言這種結(jié)構(gòu)形式傳力更直接，傳力路徑也更短；同時由于在柱周邊設(shè)置厚度較大的柱帽，能有效降低柱周邊的應(yīng)力水平。如下圖就是設(shè)置柱帽與梁板結(jié)構(gòu)的應(yīng)力圖。
如上圖所示，相同荷載、相同跨度的情況下，通過增設(shè)柱帽，柱周邊柱帽應(yīng)力相對梁板結(jié)構(gòu)中的梁應(yīng)力水平小很多�？缰袘�(yīng)力水平也較梁板結(jié)構(gòu)小很多。梁板結(jié)構(gòu)柱頂處應(yīng)力基本是無梁樓蓋的2 -3倍的關(guān)系。由此推斷，在設(shè)計合理前提下，無梁樓蓋結(jié)構(gòu)的極限承載力應(yīng)較普通梁板結(jié)構(gòu)更高。
以上僅是個人一點見解看法，拋磚引玉。歡迎各位老師、同行給與指導(dǎo)和批評。
