无梁楼盖是由钢筋混凝土板和柱构成的楼盖结构体系。无梁楼盖具有建造方便、施工成本低、外形美观、使用空间大等优点,目前在国内外得到广泛应用。无梁楼盖应用于地上结构时,在承受竖向荷载的同时还要传递水平荷载。由于水平构件没有梁,无梁楼盖结构系统的抗侧刚度低,承受水平力作用的能力较差。而应用于地下结构时,楼盖系统基本不承受水平荷载,此时使用无梁楼盖安全度较高且具有较为明显的经济优势,因而近年来在地下室工程中广泛推广。

　　 和框架结构的梁柱节点相比,无梁楼盖结构系统的板柱节点延性和抗力储备较低,节点破坏后结构系统的替代荷载路径单一,承载力储备不足。特别是节点冲剪破坏具有脆性破坏特征,会引发显著的冲击效应,更易触发结构系统的连续倒塌。近三十年来,无梁楼盖结构的连续倒塌事故不断发生。特别是近几年,国内地下室无梁楼盖连续倒塌的事故频繁发生,有必要对典型事故进行细致的调查,并对结构性能展开深入的研究。

　　 本文汇总了无梁楼盖结构(特别是地下室无梁楼盖)的典型事故,归纳了现有研究发现的问题和结论,总结了现有无梁楼盖设计以及施工中的常见问题,为相关科学研究和工程实践提供参考。

　　 节点冲剪破坏引起的无梁楼盖系统连续倒塌事故在国外多次发生,如1995年韩国Sampoong百货大楼 ^[1]、1997年英国Piper′s Row停车场 ^[2]、1973年美国Skyline Plaza购物中心 ^[3]、2004年瑞士Gretzenbach地下车库 ^[4]。

　　 韩国Sampoong百货大楼 ^[1]是无梁楼盖系统连续倒塌后果最严重的案例(图1),共导致502人死亡,937人受伤。倒塌原因主要是在建造期间临时对设计图纸进行了大幅变更,包括:1)5层由原先设计的溜冰场改为餐厅,导致楼面重量增加了3倍,同时支撑4层、5层柱的直径却大幅减小;2)为给防火墙安装提供空间拆除了一些柱;3)有些柱和楼板之间尺寸太小,甚至没有托板。该建筑物的破坏过程如下:首先,顶层楼板超载导致其中一个柱端节点发生冲剪破坏;然后,楼面发生大变形并导致荷载重分布,引发周边板柱节点的冲剪破坏;最后,楼板产生大变形和更多柱相继失效导致了除两侧电梯间外整个结构系统的连续倒塌。由此可见,节点脆性破坏使无梁楼盖结构连续倒塌易损性显著大于以延性破坏为主的框架结构。

　　 施工阶段的无梁楼盖结构系统连续倒塌是最为常见的。英国Piper′s Row停车场 ^[2],由于建筑材料的质量低、采用连续性不足的升降板法施工建造,引起单个板柱节点冲剪破坏,继而引起后续周边板柱区域发生冲剪破坏,最终导致整个板面掉下,发生典型的无梁楼盖结构系统连续倒塌事故,如图2所示。美国Skyline Plaza购物中心 ^[3],由于在混凝土强度相对较低时过早移除了支撑,导致23层的多个板柱节点发生初始冲剪破坏,进而使周围区域的节点过度承载,同时23层的建筑碎片掉落导致22层超载,进而引发建筑物连续倒塌,如图3所示。

　　 火灾削弱节点承载力,这也可能导致节点的冲剪破坏,进而引发无梁楼盖结构系统连续倒塌。瑞士Gretzenbach地下车库 ^[4]由于火灾,导致板柱节点发生冲剪破坏,随即破坏扩散,导致结构连续倒塌,如图4所示。另外,该建筑还存在实际荷载远大于设计荷载、板厚度偏小、配筋率偏高、板内没有配横向钢筋等问题,严重降低了结构的变形能力。

　　 随着无梁楼盖在国内的大量应用,近年来国内多地出现地下室无梁楼盖倒塌及破坏事故,如佛山、济南、北京等,此外天津、秦皇岛、深圳、合肥、鄂尔多斯、中山、南昌等多个城市也出现地下室无梁楼盖倒塌事故。

　　 2014年佛山某工程 ^[5]工地挖掘机在中心花园局部区域施工作业过程中,地下室发生倒塌。总倒塌面积约1 200m²,其中部分结构塌落至地下室底板,部分区域塌陷至地下一层,倒塌范围如图5所示。造成地下室倒塌的主要原因是地下室顶板上的覆土高度严重超出设计范围,设计人员对反柱帽的安全性能估计不足。

　　 山东省济南市某项目 ^[6],地下室共两层,均采用无梁楼盖,地下二层按照六级人防设计,地下一层设计堆土1.2m厚。而现场实际最大堆土达到7m厚,严重超出设计荷载。最终车库顶板发生脆性冲剪破坏,造成地下室两层连续倒塌,如图6所示。

　　 图6 济南市某地下室无梁楼盖破坏^[7]   

　　 2018年11月中山市某在建地下室顶板发生局部坍塌事故 ^[8],导致地下室顶板无梁楼盖局部坍塌,坍塌面积约2 000m²。事故现场如图7所示。坍塌的主要原因为:设计安全储备不足,对施工荷载不利工况考虑不足,防连续倒塌措施不强;覆土施工超载导致托板与顶板交界处发生冲切破坏。造成坍塌的具体因素包括:1)设计荷载分项系数、构件尺寸不符合相关规定;2)坍塌地下室顶板的柱上板带抗弯以及顶板抗冲切不满足承载力要求。

　　 北京市某地下室 ^[9]无梁楼盖施工回填设计覆土厚度为1.4m,但实际施工造成局部区域覆土厚度超过2.5m。这部分区域顶板沿柱帽边缘下沉100～220mm,覆土1.4m厚区域下挠30～40mm,变形偏大。郑云 ^[9]等采用规范方法和有限元方法对柱帽周边的节点区域行了抗弯和抗冲剪承载力分析,发现该无梁楼盖的抗弯承载力基本满足规范和工程需要,但其设计抗冲剪承载力不足是导致该工程在施工阶段发生局部破坏的重要原因。

　　 2017年8月北京市石景山区某地下车库项目,现场施工人员在使用铲车进行地库顶板覆土施工时,该地库地下一层东北侧顶板发生垮塌。事故调查主要结论:地下一层顶板部分板柱节点处抗冲剪承载力不满足设计规范要求,是该起质量问题发生的直接原因;间接原因为独立车库设计优化时对钢筋用量进行了限额设计。

　　 我国系列地下车库连续倒塌事故的共性为:1) 施工人员缺少最基本的结构承载力概念,野蛮施工导致实际荷载超设计承载力2～3倍;2)无梁楼盖结构存在节点脆性冲剪破坏和结构系统传力路径单一等特点,往往一个节点区域的超载破坏即可引发大面积的结构倒塌,产生严重的后果;3)设计的板柱节点抗冲剪承载力不满足设计规范要求。因此,除了反思施工规范性,还需针对无梁楼盖结构的连续倒塌易损性开展专门的研究,制定相关工程设计和构造措施。

　　 近几十年来,国内外学者们针对无梁楼盖结构的冲剪破坏问题开展了系统的研究工作。通过试验研究和理论分析,对无梁楼盖结构的节点冲剪破坏机理、子结构抗连续倒塌性能以及相关设计方法等开展了广泛深入的研究。

　　 板柱节点脆性冲剪破坏引起的结构系统内力重分布是导致整个系统连续倒塌的关键,因此研究人员针对节点抗冲剪性能开展了大量研究。但是目前节点试验尚存在以下不足,使得基于既有试验数据建立的理论计算方法可能存在适用性问题:

　　 (1) 针对缩尺试件,试件板厚与实际工程中的楼板板厚和基础厚度相差较大。试验表明,当板有效厚度较大时,部分试件实测承载力小于计算承载力 ^[10,11]。

　　 (2) 重剪比是影响板柱节点抗侧移能力和延性的主要因素,研究表明,节点的延性和抗侧移能力随重剪比的增加而降低 ^[12,13]。规范ACI 318-14 ^[14]中,板柱节点的侧移比(楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值)是在试件水平加载至破坏后得到的,并随着重力荷载的改变而改变。我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010) ^[15](简称规范GB 50010—2010)中对同时承受竖向剪力和不平衡弯矩的中柱节点承载力的预测不够准确,且在重剪比介于0.3～0.6之间时不安全,高估了节点的不平衡弯矩承载力 ^[16]。

　　 除上述问题外,板柱节点性能研究还存在以下方向性的问题:

　　 (1) 板柱节点性能研究大多针对节点纯剪破坏,对剪力和不平衡弯矩共同作用的节点受力和破坏机制认识不足。实际节点大多受弯剪组合作用,纯剪力作用情况很少存在,当弯矩出现时节点抗剪承载力下降显著 ^[17]。除此之外,无梁楼盖子结构的边柱、角柱以及不同跨之间,由于受到不同的竖向力也会产生不平衡弯矩,从而大大削弱节点抗冲剪强度,因此不平衡弯矩的传力能力对多跨子结构的抗倒塌性能有着重要影响。在国外,Marzouk ^[18]等开展了无梁楼盖板柱节点弯剪试验,发现,当试件配筋率大于1.0%时,规范ACI 318-14 ^[14]中关于板柱节点抗剪切强度计算结果趋于保守,并且随着配筋率和不平衡弯矩的增加,板柱节点抗剪切强度规范计算值和试验值误差越大。Song ^[19]通过作用剪力和不平衡弯矩的板柱节点试验发现,在未达到最大冲剪承载力时节点已经发生了弯曲破坏,并且提出不平衡弯矩和结构抗冲剪破坏之间的关系,这将有助于确定节点的有效冲剪强度。在国内,易伟建 ^[16]等也开展了同类试验,发现,对于低配筋率和高重剪比组合的节点,不平衡弯矩的出现可能会改变其最终破坏形式。

　　 (2) 现有大多数研究是针对板柱节点抗冲剪破坏的,对冲剪破坏后节点的受力机理和承载力变化规律认识不足。连续倒塌是研究结构系统在大变形下的受力行为,其中内力重分布是导致破坏传播的主要原因。节点发生冲剪破坏后,仍然能够通过穿柱钢筋传递较大的承载力,因此布置穿柱钢筋对于节点抗冲剪、冲剪破坏后承载力的提高以及结构系统的内力重分布起重要作用 ^[17]。

　　 (3) 大部分试验研究将楼板简支在支座上,没有考虑实际周边楼板对节点面内约束的影响。该约束对节点力学行为,特别是节点冲剪破坏后的受力具有显著影响。穿过剪切裂缝的钢筋在节点冲剪破坏后能够发挥张拉力产生拉膜作用,是因为实际结构中周边楼板对节点存在面内约束,因此该约束必须在试验中加以考虑,才能对节点冲剪破坏后的真实受力情况开展研究。但是,目前关于板柱节点冲剪破坏性能的试验研究中仅少数对节点进行了约束,Taylor等 ^[20]在板周围焊接钢框架,通过在板边缘和框架之间的间隙填充砂浆来约束板的水平位移;Alam等 ^[21]通过在板周围增加边梁来实现边界约束作用,并通过研究表明,节点冲剪承载力提高的幅度随着边界约束的增强而增加。

　　 对于除基础研究存在节点抗冲剪承载力计算方法的不足外,现有的规范设计方法也存在一些争议:

　　 (1) 楼板纵向钢筋对节点承载力的贡献机理和计算方法不明确。各规范对此也不统一,英国规范BS 8110-1-97 ^[22]和欧洲规范EN 1992-1-1-04 ^[23]、德国规范DIN 1045-1-01 ^[24]中板柱节点的抗剪计算考虑了配筋率影响,但是美国规范ACI 318-14 ^[14]、加拿大规范CSA-A23.3-04 ^[25]、澳洲规范AS 3600-18 ^[26] 中板柱节点的抗剪计算仅考虑混凝土贡献。板柱节点抗冲剪承载力与如下两个因素有关:1)楼板刚度。研究发现,随着纵向钢筋增加,楼板裂缝开展被限制,板的刚度增强,延性减弱 ^[27,28]。2)板柱节点冲剪变形。节点剪切破坏是由变形控制的,楼板刚度和冲剪变形共同影响节点的抗冲剪强度。节点冲剪变形与破坏模式有关,Teng等 ^[29]的研究表明,板内配筋率低于0.6%～0.7%时,钢筋屈服,导致弯曲破坏先于剪切破坏,节点破坏模式为延性。Tian等 ^[30]通过对配筋率分别为0.5%和1.0%的板柱节点受力行为进行研究,发现,随着配筋率提高,节点抗冲剪承载力和抗侧刚度明显提高。Kinnunen等 ^[31]发现,配筋率低于0.5%时节点延性高,配筋率大于1.5%时节点表现出明显的脆性特征,破坏时板内钢筋未发生屈服。楼板刚度和变形两种因素相互作用导致纵向钢筋对节点抗冲剪承载力的影响变得复杂,目前还没有覆盖所有结构参数的统一计算模型。研究发现,对于纵向钢筋配筋率小于0.5%的楼板和基础,我国规范GB 50010—2010中板的受冲切承载力计算公式(6.5.1-1)高估了其承载力,随着板纵向钢筋配筋率的提高,规范公式计算的板柱节点冲剪强度逐渐趋于保守 ^[10,32]。美国规范ACI 318-14 ^[14]计算公式也有相似的趋势:当板内配筋率小于1%时,计算公式高估了节点的剪切强度 ^[16]。

　　 (2) 节点冲剪破坏面不明确。冲剪破坏面是计算抗冲剪承载力的关键因素,目前开展的大部分试验中,冲剪破坏椎体与水平面夹角在45°左右,但是也有试验发现该角度的平均值为28.6° ^[33]。Habibi等 ^[34]还认为冲剪破坏面与水平面夹角非恒定值,靠近布置抗弯钢筋一侧,因受钢筋拉应力、滑移和混凝土剥落等因素的影响,冲剪破坏面角度较小(约14°),而靠近布置整体性钢筋一侧板面的冲剪破坏锥体与水平面夹角大(约45°)。由于不同规范对冲剪破坏面范围有不同的假定,因此冲剪破坏椎体与水平面夹角也存在差异,我国规范GB 50010—2010、美国规范ACI 318-14 ^[14]和加拿大规范CSA-A 23.3-04 ^[25]假定为45°,欧洲规范EN 1992-1-1-04 ^[23]假定为26°。

　　 由于板柱节点冲剪破坏是小变形控制的脆性破坏,难以通过改变结构参数大幅改善节点受力性能,因此工程中通过加强节点构造措施以提升其抗冲剪性能,具体措施包括设置抗剪钢筋、抗剪栓钉及后张预应力钢筋等。

　　 抗剪栓钉容易施工安装,且锚固可靠,在大变形下相对滑移小,能有效提高节点抗冲剪承载力和变形能力 ^[35]。抗剪栓钉的布置方式影响无梁楼盖板柱节点的承载力和延性,研究 ^[36,37]表明,采用正交布置的抗剪栓钉会在冲剪过程中过早失效,试件变形能力明显低于抗剪栓钉径向布置的试件。Ruiz等 ^[38]在冲剪区后植入弯起的抗剪钢筋,并采用环氧粘合剂进行粘结,可有效提高节点抗冲剪承载力。Carvalho等 ^[37]同时采用抗剪栓钉和抗剪钢筋来加强节点,最终使节点抗冲剪承载力提高60%,变形能力增加194%。Nguyen-Minh ^[39]等采用钢纤维混凝土浇筑节点区,并在板内布置无粘结钢绞线,来提高节点的抗冲剪能力以及耗能能力;当钢纤维数量增加到60 kg/m³时,节点的抗冲剪能力和耗能能力可分别提高26%和40%,但板的变形能力会有所降低。Faria等 ^[40]在板顶将穿过偏差器的后张拉的钢绞线与板进行粘结,这种加强措施显著增加了板顶竖向荷载的传力路径,不仅能减轻节点破坏,还能够提高节点冲剪破坏后的抗力,试验中试件冲剪破坏后的承载力可以达到冲剪承载力的78%。

　　 为了利用不同钢筋构造从而简单有效地提高节点抗冲剪性能,本课题组也通过约束节点向上冲剪的系列试验,分析了在标准件(UPS-1)基础上沿轴线设置暗梁(UPS-S1)、冲剪区配箍筋(UPS-S2)、冲剪区布置环梁(UPS-S3)三种加强措施对冲剪破坏前后节点受力性能的影响,试验信息详见文献[41]。从增强效果上,设置暗梁最好,冲剪区配箍筋次之,冲剪区布置环梁最差(图8)。设置暗梁和冲剪区配箍筋都可以直接增强冲剪破坏面的抗剪承载力,从而提高节点抗冲剪承载力,而在冲剪区布置环梁后环梁和柱中间形成新的冲剪破坏面,使得节点抗冲剪承载力降低。三种构造措施都能够约束周边非穿柱钢筋,与穿柱钢筋共同受力,从而提高冲剪破坏后的节点承载力(图9)。其中,暗梁箍筋使得板顶和板底钢筋受力一致(UPS-S1 会在首根钢筋断裂后,在很小变形之内,发生其他穿柱钢筋全部断裂的现象,导致承载力在柱头位移为150mm时发生突降),使得纵筋可以在大变形下传递拉力,因而提高冲剪破坏后的节点承载力和变形能力。冲剪区布置环梁,会在环梁外侧发生二次冲剪,导致节点承载力再次发生较大波动,加强效果最差。

　　 单独的节点研究难以获得无梁楼盖结构系统在部分板柱节点区域破坏后,结构系统内的复杂内力重分布情况、受力机制转换过程以及抗连续倒塌能力。近几年来陆续开展了多个多跨无梁楼盖子结构的连续倒塌静力和动力试验研究,试验中通过移除个别柱模拟部分节点发生初始破坏,然后对剩余结构进行加载,分析其抗连续倒塌机理和承载力,如在静力条件下移除中柱 ^[42,43,44],在动力条件下移除边柱 ^[45,46],以及分别在动力和静力不同加载方式下移除角柱 ^[47,48]。研究结果表明结构角部区域不能提供侧向约束进而限制拉、压膜作用,因此角柱的破坏容易触发整体结构的连续倒塌 ^[47]。采用设置托板的方式可以提高结构的抗弯性能和节点的抗冲剪承载力 ^[49]。而对于结构边缘区域,采用外贴FRP有利于悬链线机制的形成 ^[50,51]。由于外加FRP增强了板抗开裂以及抗屈服能力,延缓了对角斜裂缝的形成,进而增强了节点的抗冲剪承载力。整体性钢筋的销栓作用和板底外贴的FRP使钢筋产生拉膜作用,进而提高结构抗连续倒塌能力。在理论计算方面,现有研究主要通过屈服线理论对子结构在移除不同柱情况下的倒塌抗力进行计算。由于屈服线理论仅能考虑楼板受弯承载力贡献、无法考虑楼板的拉压膜作用,因此对移除边柱和中柱的工况,无梁楼盖结构承载力的理论计算值小于试验值 ^[42,44],而移除角柱时结构承载力的理论计算值接近试验值 ^[52]。

　　 现有研究存在的问题主要有:1)对剪力和不平衡弯矩共同作用的节点受力和破坏机制认识不足;2)现有试验研究重点关注冲剪破坏,并且现有试验的边界条件未能实现实际情况中周边楼板的面内约束作用;3)各国规范中对于楼板纵向钢筋对节点承载力的贡献机理和计算方法不明确;4)冲剪破坏面是计算无梁楼盖板柱节点抗冲剪承载力的关键因素,但由于不同规范对冲剪破坏面范围的假定不同,冲剪破坏椎体与水平面夹角也存在差异;5)由于屈服线理论无法考虑楼板的拉压膜作用,因此对移除边柱和中柱工况下的板柱节点承载力理论计算值小于试验值。

　　 为防止在罕遇地震作用下,无梁楼盖板柱节点的冲剪破坏导致楼板脱落,从而引起下部结构楼板的连续倒塌,根据抗震规范 ^[52]要求,对板柱-抗震墙结构进行防脱落验算。地下车库,由于受地震作用影响较小,上述规范没有要求进行防脱落验算。当设计人员认为有必要进行防脱落验算时,可采取相关措施。从目前的事故情况看,如果地下室多层都是无梁楼盖,其破坏往往是多层连续破坏。建议对此类地下室进行防脱落验算,增加穿柱钢筋数量。

　　 地震作用产生的不平衡弯矩对地下结构影响比较小。但地下室顶板的消防车荷载、施工荷载或者局部厚覆土等引起的不平衡弯矩会对地下室无梁楼盖板柱节点产生比较大的影响。不平衡弯矩的存在使得节点附近区域剪应力分布不均匀,节点的抗冲剪承载力降低,更加容易发生偏心冲剪失效。从出现的倒塌事故看,佛山 ^[5]、济南 ^[6]等市的工程都是施工过程中出现的问题,比如施工车辆、堆土施工不均匀等。

　　 以8.4m×8.4m跨度无梁楼盖为例,柱截面尺寸700×700,覆土厚度1.5m,板厚度350mm,柱帽区域厚度450+350=800mm,柱帽截面尺寸3 000×3 000。消防车荷载20kN/m²,满布消防车荷载时中间柱承受的冲剪力增加1 302kN。采用等代框架计算,产生的不平衡弯矩为536kN·m,不平衡弯矩产生的等效冲剪荷载约446kN,不平衡弯矩产生的等效冲剪荷载约占冲剪力的10%。

　　 以不均匀跨度8.4m×10m的无梁楼盖为例,仅考虑覆土厚度1.5m及楼板自重,不均匀跨度产生的不平衡弯矩为443kN·m,相当于等效冲剪荷载363kN;如果考虑消防车等不均匀活荷载作用,则不平衡弯矩会更大。设计中不平衡弯矩产生的等效集中反力不能忽略,否则设计偏于不安全。

　　 国内的关于冲切公式变化的规范主要有三版:《钢筋混凝土结构设计规范》(TJ 10—74) ^[53](简称规范TJ 10—74)、《混凝土结构设计规范》(GBJ 10—89) ^[54](简称规范GBJ 10—89)、《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002) ^[55](简称规范GB 50010—2002)。规范GB 50010—2010中的冲切公式与规范GB 50010—2002相同,无变化。

　　 规范TJ 10—74中的冲切公式:

　　 ${\rm K}Q{}_0\le 0.75R{}_{\text{L}}Sh{}_0$

　　 规范GBJ 10—89中的冲切公式:

　　 $F{}_l\le 0.6f{}_{\text{t}}u{}_{\text{m}}h{}_0$

　　 规范GB 50010—2002中的冲切公式:

　　 $F{}_l\le (0.7\beta {}_{\text{h}}f{}_{\text{t}}+0.25\sigma {}_{\text{p}\text{c},\text{m}})\eta u{}_{\text{m}}h{}_0$

　　 式中:Q₀为基底反力;K为安全系数,取2.2;R_L为混凝土抗拉设计强度;S为距荷载边h₀/2处的冲剪破坏面的周长;h₀为荷载的有效高度;F_l为荷载设计值或集中反力设计值;f_t为混凝土轴心抗拉强度设计值;u_m为距局部荷载或集中反力作用面积周边h₀/2处冲剪破坏面的周长;β_h为截面高度影响系数;σ_cp,m为有效预应力强度;η为影响系数。

　　 规范TJ 10—74中安全系数K=2.20,R_L为混凝土强度标准值,普通民用建筑设计荷载与标准荷载比值约为1.25～1.3,暂按1.3复核。

　　 以常用的C30混凝土为例,规范GBJ 10—89中 f_t=1.5N/mm²,规范GB 50010—2002中f_t=1.43N/mm²;规范TJ 10—74中C30混凝土强度标准值R_L=17.5kg/cm²=1.75N/mm²,相当于规范GB 50010—2002的C28。

　　 考虑混凝土材料强度等变化,以规范GB 50010—2002为基准,以中柱为例,对应的混凝土考虑抗剪的强度折减系数见表1。

　　 从强度折减系数看,规范TJ 10—74、规范GBJ 10—89、规范GB 50010—2002中抗冲切的安全系数依次降低,板柱节点冲剪承载力储备降低。

　　 (1) 不平衡弯矩引起的等效集中反力不能忽视,设计时需仔细核对。无梁楼盖设计如果仅考虑均匀荷载,未考虑消防车、局部堆土等不均匀荷载情况,设计会不安全。因此,在设计及施工中应考虑影响安全的不可控制因素,如随意堆放的积土、施工机具操作时的临时施工荷载、后期景观荷载等,并在设计及施工中对其进行限制,设计图纸中必须明确相关允许荷载。

　　 (2) 建议采取加强措施来防止无梁楼盖连续倒塌。除了由施工超载引起的节点脆性冲剪破坏外,针对无梁楼盖结构系统特殊传力方式,设计方法本身存在的缺陷也需要引起重视。增强垂直剪切裂缝方向的传力能力、尽可能让更多未穿柱钢筋参与受力和保证板内上下层穿柱筋变形协调一致可以有效提升结构抗倒塌性能。本课题组对布置暗梁、冲剪区配箍筋以及布置环梁的节点加强措施进行研究,布置暗梁对板柱节点抗倒塌性能有显著提升。《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)(2016年版) ^[56]中14.3.2条建议无柱帽的平板应在柱上板带中设构造暗梁,而按照《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010) ^[57]要求,地下建筑宜采用梁板结构,当采用板柱-抗震墙结构时,应在柱上板带中设构造暗梁。建议对有柱帽的无梁楼盖结构加设箍筋,提升结构抗倒塌性能。

　　 (3) 建议进行大尺寸无梁楼盖柱帽冲剪试验。冲跨比是影响板柱节点冲剪承载力的重要因素,改变板的尺寸意味着冲跨比的改变。目前关于基础板有效高度普遍介于200～400mm之间,板的有效高度未超过200mm,而实际工程板高度大于此值,柱帽范围内板厚远超缩尺后的数值。因此建议采取足尺试验对厚度大的无梁楼盖柱帽进行进一步试验研究,进一步明确楼板纵向钢筋对节点承载力的贡献机理及节点冲剪破坏面。当楼面荷载较大时,建议在柱顶设置用来增加柱对板支托面积的结构(如柱帽)来提高板的承载能力、刚度和抗冲剪能力。

　　 (4) 建议适当增加无梁楼盖抗冲剪承载力储备。规范TJ 10—74、规范GBJ 10—89、规范GB 50010—2002中冲切的安全系数依次降低。通过试验结果验算对比发现,现有规范有高估无梁楼盖板柱节点抗冲剪承载力的情况,国内外不同规范对冲剪破坏面范围的假定也不同。设计时建议增大无梁楼盖抗冲剪安全富余度,考虑后期荷载增加等不利因素,适当增加柱帽截面尺寸等。无梁楼盖在实际设计施工时,不建议甲方等对地下室无梁楼盖优化到极限,要综合考虑施工、景观绿化、消防车等后期荷载影响。

　　 (5) 建议在设计中提高结构连续性,考虑改变荷载路径。在设计时,通过增加结构中重要构件的强度、连续性以及内部构件的连接来防止关键构件的初始破坏。当结构中重要承载构件破坏时,结构要通过自身冗余度来改变荷载传递路径,防止连续倒塌的发生。调整板的边界条件以增强板内压膜作用和适当增加柱上板带连续钢筋数量以增强钢筋拉膜作用。在地下室空间综合考虑水平承载力影响、防火分区等,设计上采用分隔区段,适当增加剪力墙等来分隔地下室,防止连续倒塌的发生。

　　 (6) 建议对地下室进行防脱落验算,增加穿柱钢筋数量,结构设计时应同时考虑防连续倒塌的构造措施。