【關(guān)鍵詞】無(wú)梁樓板；板柱結(jié)構(gòu)；抗震性能；質(zhì)量控制 

　　1.　無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu) 

　　1.1無(wú)梁樓板（板柱結(jié)構(gòu)）　的抗震性能比較優(yōu)良，無(wú)梁樓板一般指帶有柱帽或托板的平板結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖　1示；　無(wú)梁平板，一般指不帶柱帽或托板的平板結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖　2示。 

　　1.2另外一個(gè)近年用的比較多的詞即是板柱結(jié)構(gòu)，加抗震墻的稱(chēng)之為板柱——抗震墻結(jié)構(gòu)。這個(gè)詞在國(guó)外用的較少，一般是用在節(jié)點(diǎn)上。無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)，或稱(chēng)板柱結(jié)構(gòu)，是一種比較好的樓板結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)具有施工簡(jiǎn)便、施工速度快、樓層凈高較高（　因而在同樣凈高的條件下，可以降低層高）　、管道穿行方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在國(guó)外，尤其在北美洲應(yīng)用很廣，包括地震區(qū)和非地震區(qū)，應(yīng)用都很普遍。這種結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于住宅、辦公樓、停車(chē)樓以及其他工業(yè)與民用建筑。這些國(guó)家最常用的樓板形式是“無(wú)梁平板”，也即無(wú)柱帽也無(wú)托板的平板，整個(gè)樓板厚度是同一的。這種結(jié)構(gòu)模板最簡(jiǎn)單，施工速度可以更快。 

　　1.3無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)　1906　年第一次在美國(guó)芝加哥建成。當(dāng)時(shí)并沒(méi)有很科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，是作為專(zhuān)利產(chǎn)品出售。由業(yè)主將需要的柱網(wǎng)尺寸（當(dāng)時(shí)一般是20ft×20ft，約相當(dāng)于　6m×6m）　、層高、層數(shù)、荷載大�。ó�(dāng)時(shí)允許的活荷載一般為100lb/ft2，約相當(dāng)于5KN　/m2）等等數(shù)據(jù)，提交承包商，由他們按合約時(shí)間建造完成，然后按合約規(guī)定，在4個(gè)左右區(qū)格（即柱網(wǎng)）內(nèi)，進(jìn)行堆載試驗(yàn)，一般加載時(shí)間為1～3d，到時(shí)候板無(wú)明顯下垂、開(kāi)裂等現(xiàn)象，即作為完成合約，交付使用。 

　　以后，隨著技術(shù)發(fā)展，有了計(jì)算方法，即現(xiàn)在還常用的“經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法”： 

　　mo=1/8qly（lx－2/3c）2 （1） 

　　美國(guó)規(guī)范規(guī)定，計(jì)算跨度　lx按凈跨ln計(jì)算，如兩邊支承柱中——中跨度為l0，假定　ln=　0.9l0，則按凈跨計(jì)算的M0，大約是按中——中跨度計(jì)算的80%　。 

　　1.4上世紀(jì)50年代，在北京設(shè)計(jì)建造了一批冷藏庫(kù)，都是無(wú)梁樓板建筑，有肉庫(kù)、水果庫(kù)、蛋庫(kù)等。當(dāng)時(shí)都是按蘇聯(lián)規(guī)范和資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，有一本從俄文翻譯過(guò)來(lái)名為《無(wú)梁樓蓋》的書(shū)，里面介紹蘇聯(lián)曾建造了9個(gè)區(qū)格的無(wú)梁樓板足尺模型進(jìn)行荷載試驗(yàn)。樓板的配筋計(jì)算按上述的“經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法”，在M0的計(jì)算中采用柱子中——中跨度。從試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，配筋富余很多，因此，規(guī)定以后在設(shè)計(jì)中都應(yīng)將計(jì)算所得M0乘以0.7。當(dāng)時(shí)，設(shè)計(jì)施工的那批冷庫(kù)都是按　M0乘以0.7設(shè)計(jì)的。從20世紀(jì)50年代至今未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)有問(wèn)題。而我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)，都按中跨計(jì)算，M0未做任何折減，所以比蘇聯(lián)方法多用大約40%的鋼筋（1.4×0.7≈1.0）！比美國(guó)的按凈跨計(jì)算方法也多25%（1.25×0.8　=　1.0）！　所以，現(xiàn)在所設(shè)計(jì)的無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)，從樓板本身承受豎向荷載來(lái)看，實(shí)在是富余太多了！ 

　　1.5有的資料說(shuō)，設(shè)計(jì)無(wú)梁樓蓋須遵守以下三條要求：　（1）每方向不少于3跨；（2）各跨的跨度相差不超過(guò)20%；（3）各跨荷載基本均勻。以上三條要求都是不正確的。這些要求實(shí)際上是對(duì)于經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)的要求（　也即近似法的要求）　。如果不滿足以上三條要求則不能采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法，但是可以采用其他方法，例如等代框架法等等。所以，對(duì)于無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)不應(yīng)該有這三條限制。把不應(yīng)該作為限制的條文拿來(lái)作為限制，是我們現(xiàn)在某些同行的“常見(jiàn)行為”。 

　　1.6又比如帶柱托板樓板（見(jiàn)圖1（b）�。�，有的資料上介紹托板寬度c　必須滿足：　c≥（1/6）　l，l為無(wú)梁樓板跨度。實(shí)際上這個(gè)要求是：　計(jì)算板支座負(fù)彎矩配筋時(shí)，如果把圖3中的（　h1+　h2）　都考慮進(jìn)去，則c不能太短，否則可能不滿足彎矩包絡(luò)圖的要求。如果計(jì)算負(fù)彎矩配筋時(shí)，不考慮h2的有利作用，只將　h2作為滿足抗沖切承載力要求作用時(shí)，c的長(zhǎng)度就不一定非滿足c≥（1/6）l不可。 

　　所以在應(yīng)用規(guī)范條文，以及在看書(shū)學(xué)習(xí)的時(shí)候，一定要認(rèn)真注意規(guī)范條文要求的背景和來(lái)源，以免誤用。 

　　2.　無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)的抗震性能 

　�。�1）關(guān)于無(wú)梁樓板的抗震性能，有一種看法認(rèn)為其抗震性能不好，應(yīng)在地震區(qū)限制使用，以致現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）所規(guī)定的板柱——抗震墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度，7度區(qū)只有35m，8度區(qū)只有30m。全國(guó)興建的冷藏庫(kù)由于使用要求，基本都采用無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)，其中有相當(dāng)一部分是由商業(yè)部設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)工程師感覺(jué)　2001版《抗震規(guī)范》所給出的最大適用高度太低了，不適用也不經(jīng)濟(jì)。事實(shí)是規(guī)范歸規(guī)范因有一個(gè)適用范圍，而設(shè)計(jì)中有了抗震墻和良好的抗沖切措施，建得高也不存在安全問(wèn)題，如果實(shí)在不行就開(kāi)專(zhuān)家論證會(huì)，做具體建筑超限審查，使抗震墻結(jié)構(gòu)的適用最大高度加以放寬，7度區(qū)放寬到70m，8度區(qū)放寬到55m，放寬了滿足需要。 

　�。�2）有一個(gè)概念需要解釋一下，現(xiàn)行抗震規(guī)范中的表6.1.1中的各種結(jié)構(gòu)　“適用的最大高度　”，不是“限制高度”，它是說(shuō)規(guī)范所規(guī)定的計(jì)算方法、構(gòu)造措施等等，只適用到一個(gè)最大高度，例如對(duì)于7度區(qū)的抗震墻結(jié)構(gòu)，只適用到120m高度，超過(guò)此高度的結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用比規(guī)范規(guī)定更嚴(yán)格的設(shè)計(jì)、構(gòu)造要求，而不是不能超越這個(gè)高度�，F(xiàn)在常用的“超限審查”的規(guī)定其中之一就是當(dāng)結(jié)構(gòu)超過(guò)規(guī)范“適用的最大高度”之后，由國(guó)家規(guī)定的機(jī)構(gòu)聘請(qǐng)專(zhuān)家，提出各種設(shè)計(jì)、構(gòu)造要求。 

　�。�3）所以，板柱——抗震墻結(jié)構(gòu)的高度，如果超過(guò)《抗震規(guī)范》表6.1.1中的適用的最大高度，可以采用進(jìn)一步的加強(qiáng)措施，申請(qǐng)“超限審查”，聽(tīng)取專(zhuān)家們的意見(jiàn)，是可以滿足增加高度的要求的。 

　　無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)的抗震性能有一定的弱點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：（1）抗側(cè)剛度較弱，地震時(shí)側(cè)移較框架結(jié)構(gòu)大；（2）板柱節(jié)點(diǎn)的延性較梁柱節(jié)點(diǎn)差，耗能能力弱；（3）最重要的是板柱節(jié)點(diǎn)抗沖切能力差，地震時(shí)可能發(fā)生破壞，導(dǎo)致樓板墜落破壞，且板柱節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩會(huì)對(duì)板產(chǎn)生附加剪切（這點(diǎn)在相關(guān)的書(shū)上和規(guī)范中都提到過(guò)）。針對(duì)無(wú)梁樓板結(jié)構(gòu)的這些抗震性能弱點(diǎn)可采用有關(guān)的加強(qiáng)措施：　在地震區(qū)宜設(shè)置抗震墻，形成板柱——抗震墻結(jié)構(gòu)，這樣可以減少側(cè)移和節(jié)點(diǎn)彎矩。設(shè)墻以后，不僅減少了側(cè)移，還可以減少非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞。

　　4.　板柱結(jié)構(gòu)具有一定的抗震能力 

　�。�1）板柱結(jié)構(gòu)宜設(shè)置抗震墻，并非必須設(shè)置。未設(shè)置剪力墻的板柱結(jié)構(gòu)在地震時(shí)也可以表現(xiàn)出不錯(cuò)的性能。1971年美國(guó)洛杉磯圣婓南多發(fā)生強(qiáng)震，有一棟假日酒店為板柱結(jié)構(gòu)，7層，無(wú)抗震墻，雖然由于較大的側(cè)移使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到很多破壞，但是在板柱節(jié)點(diǎn)處并未發(fā)生沖切破壞。這是一棟7層的板柱結(jié)構(gòu)，橫向3跨，平均柱中距為6.25m，柱截面為邊長(zhǎng)450mm　的方柱。板的厚度除層2為250mm外，其余各層均為216mm。建筑物周邊的裙梁截面為400mm×550mm。在建筑物的首層、層4和頂層設(shè)置了強(qiáng)震儀。在發(fā)生地震后的最初6s，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)周期為0.7s。9s以后振動(dòng)周期變成1.5s。主體結(jié)構(gòu)除了柱邊負(fù)彎矩區(qū)受彎開(kāi)裂外，其他并無(wú)多大損壞。從此實(shí)例可以看出板柱結(jié)構(gòu)還是有一定的抗震能力的。 

　　（2）值得注意的是該建筑物的柱和板的截面，比現(xiàn)在設(shè)計(jì)常用的截面偏小。在我國(guó)8度區(qū)（洛杉磯實(shí)際上相當(dāng)于我國(guó)的9度區(qū)）　設(shè)計(jì)這樣一棟　7層的板柱結(jié)構(gòu)，如果要滿足位移要求，柱截面要不小于650mm，板厚將為250～300mm，9度區(qū)還要大很多。因此，按我國(guó)規(guī)范建成的建筑，遇到同樣的地震時(shí)，位移會(huì)小得多，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞也將少得多。但是，這樣的位移也會(huì)造成損失，應(yīng)盡量減少或避免。 

　�。�3）1976年唐山地震時(shí)，北京和天津的震害調(diào)查都表明，框架結(jié)構(gòu)的震害較嚴(yán)重。2008　年四川汶川地震的震害也表明，框架結(jié)構(gòu)的震害較重，主要表現(xiàn)在難以實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”。為了實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的目標(biāo)，規(guī)范規(guī)定通過(guò)柱端彎矩增大系數(shù)提高柱在軸力作用下的正截面受彎承載力，現(xiàn)行的《抗震規(guī)范》進(jìn)一步提高了增大系數(shù)，但是要確定梁端實(shí)配的抗震受彎承載力仍然有兩個(gè)不確定因素，一是鋼筋屈服強(qiáng)度超強(qiáng)，二是樓板的有效寬度取值。這兩個(gè)因素導(dǎo)致梁端實(shí)配的抗震受彎承載力不能確定，因此盡管提高了增大系數(shù)，但仍然不能確定是否能夠?qū)崿F(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”。由此來(lái)看，板柱結(jié)構(gòu)可以避免“強(qiáng)梁弱柱”，因此板柱結(jié)構(gòu)的抗震性能并不一定比框架結(jié)構(gòu)差，尤其是在層數(shù)不多、柱截面不大的情況下。 

　　5.　板柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用步驟 

　�。�1）確定是否設(shè)置剪力墻。一般是以　12m（3層）為界，超過(guò)12m時(shí)應(yīng)設(shè)置剪力墻；墻的數(shù)量宜多于一般框架——剪力墻結(jié)構(gòu)的墻。周邊宜設(shè)置框架梁。 

　�。�2）抗震墻應(yīng)承擔(dān)結(jié)構(gòu)的全部地震作用。各層板柱和框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)能承擔(dān)不少于各層全部地震作用的20%　。驗(yàn)算柱周邊板的抗沖切承載力，注意應(yīng)加上不平衡彎矩引起的附加剪應(yīng)力。 

　�。�3）在不影響使用的前提下，盡量設(shè)置托板。沖切驗(yàn)算應(yīng)驗(yàn)算兩處截面：　柱帽與柱相交處以及柱帽與板相交處。 

　�。�4）宜采用栓釘抗沖切，尤其是板厚＜300mm的情況，抗沖切不宜采用箍筋的形式。 

　�。�5）沿兩個(gè)主軸方向通過(guò)柱截面的板底連續(xù)鋼筋的總截面面積應(yīng)符合As≥NG/fy的要求。連續(xù)鋼筋的形式可參考圖3。

　　綜上淺要分析可知，無(wú)梁樓板即板拄結(jié)構(gòu)歷史沿革及國(guó)外某板拄結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)地震的情況，分析板拄結(jié)構(gòu)抗震性能的優(yōu)點(diǎn)及不足。并分析現(xiàn)行抗震規(guī)范公式所需要的構(gòu)造要求及做法。給出了板拄結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)置抗震墻的要求。在計(jì)算中應(yīng)由抗震墻承擔(dān)全部地震應(yīng)力，并計(jì)算柱周邊板的抗沖切承載力�？箾_切宜用栓釘，板厚當(dāng)小于300mm不宜用箍筋形式。 

　 　參考文獻(xiàn) 

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