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【摘要】无梁楼板结构是一种比较优良的楼板结构，这种结构具有施工简便速度快、楼层净高较高、管道穿行方便等优点，在国内外使用较为广泛的结构形式。
【关键词】无梁楼板；板柱结构；抗震性能；质量控制
1. 无梁楼板结构
1.1无梁楼板（板柱结构） 的抗震性能比较优良，无梁楼板一般指带有柱帽或托板的平板结构形式见图 1示； 无梁平板，一般指不带柱帽或托板的平板结构形式见图 2示。
1.2另外一个近年用的比较多的词即是板柱结构，加抗震墙的称之为板柱——抗震墙结构。这个词在国外用的较少，一般是用在节点上。无梁楼板结构，或称板柱结构，是一种比较好的楼板结构，因为这种结构具有施工简便、施工速度快、楼层净高较高（ 因而在同样净高的条件下，可以降低层高） 、管道穿行方便等优点，所以在国外，尤其在北美洲应用很广，包括地震区和非地震区，应用都很普遍。这种结构广泛应用于住宅、办公楼、停车楼以及其他工业与民用建筑。这些国家最常用的楼板形式是“无梁平板”，也即无柱帽也无托板的平板，整个楼板厚度是同一的。这种结构模板最简单，施工速度可以更快。
1.3无梁楼板结构 1906 年第一次在美国芝加哥建成。当时并没有很科学的设计方法，是作为专利产品出售。由业主将需要的柱网尺寸（当时一般是20ft×20ft，约相当于 6m×6m） 、层高、层数、荷载大小（当时允许的活荷载一般为100lb/ft2，约相当于5KN /m2）等等数据，提交承包商，由他们按合约时间建造完成，然后按合约规定，在4个左右区格（即柱网）内，进行堆载试验，一般加载时间为1～3d，到时候板无明显下垂、开裂等现象，即作为完成合约，交付使用。
以后，随着技术发展，有了计算方法，即现在还常用的“经验系数法”：
mo=1/8qly（lx－2/3c）2 （1）
美国规范规定，计算跨度 lx按净跨ln计算，如两边支承柱中——中跨度为l0，假定 ln= 0.9l0，则按净跨计算的M0，大约是按中——中跨度计算的80% 。
1.4上世纪50年代，在北京设计建造了一批冷藏库，都是无梁楼板建筑，有肉库、水果库、蛋库等。当时都是按苏联规范和资料进行设计，有一本从俄文翻译过来名为《无梁楼盖》的书，里面介绍苏联曾建造了9个区格的无梁楼板足尺模型进行荷载试验。楼板的配筋计算按上述的“经验系数法”，在M0的计算中采用柱子中——中跨度。从试验结果发现，配筋富余很多，因此，规定以后在设计中都应将计算所得M0乘以0.7。当时，设计施工的那批冷库都是按 M0乘以0.7设计的。从20世纪50年代至今未发现结构有问题。而我们现在的设计，都按中跨计算，M0未做任何折减，所以比苏联方法多用大约40%的钢筋（1.4×0.7≈1.0）！比美国的按净跨计算方法也多25%（1.25×0.8 = 1.0）！ 所以，现在所设计的无梁楼板结构，从楼板本身承受竖向荷载来看，实在是富余太多了！
1.5有的资料说，设计无梁楼盖须遵守以下三条要求： （1）每方向不少于3跨；（2）各跨的跨度相差不超过20%；（3）各跨荷载基本均匀。以上三条要求都是不正确的。这些要求实际上是对于经验系数法进行设计时的要求（ 也即近似法的要求） 。如果不满足以上三条要求则不能采用经验系数法，但是可以采用其他方法，例如等代框架法等等。所以，对于無梁楼板结构不应该有这三条限制。把不应该作为限制的条文拿来作为限制，是我们现在某些同行的“常见行为”。
1.6又比如带柱托板楼板（见图1（b） ），有的资料上介绍托板宽度c 必须满足： c≥（1/6） l，l为无梁楼板跨度。实际上这个要求是： 计算板支座负弯矩配筋时，如果把图3中的（ h1+ h2） 都考虑进去，则c不能太短，否则可能不满足弯矩包络图的要求。如果计算负弯矩配筋时，不考虑h2的有利作用，只将 h2作为满足抗冲切承载力要求作用时，c的长度就不一定非满足c≥（1/6）l不可。
所以在应用规范条文，以及在看书学习的时候，一定要认真注意规范条文要求的背景和来源，以免误用。
2. 无梁楼板结构的抗震性能
（1）关于无梁楼板的抗震性能，有一种看法认为其抗震性能不好，应在地震区限制使用，以致现行《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）所规定的板柱——抗震墙结构的最大适用高度，7度区只有35m，8度区只有30m。全国兴建的冷藏库由于使用要求，基本都采用无梁楼板结构，其中有相当一部分是由商业部设计院设计的，结构工程师感觉 2001版《抗震规范》所给出的最大适用高度太低了，不适用也不经济。事实是规范归规范因有一个适用范围，而设计中有了抗震墙和良好的抗冲切措施，建得高也不存在安全问题，如果实在不行就开专家论证会，做具体建筑超限审查，使抗震墙结构的适用最大高度加以放宽，7度区放宽到70m，8度区放宽到55m，放宽了满足需要。
（2）有一个概念需要解释一下，现行抗震规范中的表6.1.1中的各种结构 “适用的最大高度 ”，不是“限制高度”，它是说规范所规定的计算方法、构造措施等等，只适用到一个最大高度，例如对于7度区的抗震墙结构，只适用到120m高度，超过此高度的结构应该采用比规范规定更严格的设计、构造要求，而不是不能超越这个高度。现在常用的“超限审查”的规定其中之一就是当结构超过规范“适用的最大高度”之后，由国家规定的机构聘请专家，提出各种设计、构造要求。
（3）所以，板柱——抗震墙结构的高度，如果超过《抗震规范》表6.1.1中的适用的最大高度，可以采用进一步的加强措施，申请“超限审查”，听取专家们的意见，是可以满足增加高度的要求的。
3. 无梁楼板结构抗震性能的不足
无梁楼板结构的抗震性能有一定的弱点，具体表现在：（1）抗侧刚度较弱，地震时侧移较框架结构大；（2）板柱节点的延性较梁柱节点差，耗能能力弱；（3）最重要的是板柱节点抗冲切能力差，地震时可能发生破坏，导致楼板坠落破坏，且板柱节点的不平衡弯矩会对板产生附加剪切（这点在相关的书上和规范中都提到过）。针对无梁楼板结构的这些抗震性能弱点可采用有关的加强措施： 在地震区宜设置抗震墙，形成板柱——抗震墙结构，这样可以减少侧移和节点弯矩。设墙以后，不仅减少了侧移，还可以减少非结构构件的损坏。 4. 板柱结构具有一定的抗震能力
（1）板柱结构宜设置抗震墙，并非必须设置。未设置剪力墙的板柱结构在地震时也可以表现出不错的性能。1971年美国洛杉矶圣婓南多发生强震，有一栋假日酒店为板柱结构，7层，无抗震墙，虽然由于较大的侧移使非结构构件受到很多破坏，但是在板柱节点处并未发生冲切破坏。这是一栋7层的板柱结构，横向3跨，平均柱中距为6.25m，柱截面为边长450mm 的方柱。板的厚度除层2为250mm外，其余各层均为216mm。建筑物周边的裙梁截面为400mm×550mm。在建筑物的首层、层4和顶层设置了强震仪。在发生地震后的最初6s，结构的振动周期为0.7s。9s以后振动周期变成1.5s。主体结构除了柱边负弯矩区受弯开裂外，其他并无多大损坏。从此实例可以看出板柱结构还是有一定的抗震能力的。
（2）值得注意的是该建筑物的柱和板的截面，比现在设计常用的截面偏小。在我国8度区（洛杉矶实际上相当于我国的9度区） 设计这样一栋 7层的板柱结构，如果要满足位移要求，柱截面要不小于650mm，板厚将为250～300mm，9度区还要大很多。因此，按我国规范建成的建筑，遇到同样的地震时，位移会小得多，非结构构件的损坏也将少得多。但是，这样的位移也会造成损失，应尽量减少或避免。
（3）1976年唐山地震时，北京和天津的震害调查都表明，框架结构的震害较严重。2008 年四川汶川地震的震害也表明，框架结构的震害较重，主要表现在难以实现“强柱弱梁”。为了实现“强柱弱梁”的目标，规范规定通过柱端弯矩增大系数提高柱在轴力作用下的正截面受弯承载力，现行的《抗震规范》进一步提高了增大系数，但是要确定梁端实配的抗震受弯承载力仍然有两个不确定因素，一是钢筋屈服强度超强，二是楼板的有效宽度取值。这两个因素导致梁端实配的抗震受弯承载力不能确定，因此尽管提高了增大系数，但仍然不能确定是否能够实现“强柱弱梁”。由此来看，板柱结构可以避免“强梁弱柱”，因此板柱结构的抗震性能并不一定比框架结构差，尤其是在层数不多、柱截面不大的情况下。
5. 板柱結构的应用步骤
（1）确定是否设置剪力墙。一般是以 12m（3层）为界，超过12m时应设置剪力墙；墙的数量宜多于一般框架——剪力墙结构的墙。周边宜设置框架梁。
（2）抗震墙应承担结构的全部地震作用。各层板柱和框架结构，应能承担不少于各层全部地震作用的20% 。验算柱周边板的抗冲切承载力，注意应加上不平衡弯矩引起的附加剪应力。
（3）在不影响使用的前提下，尽量设置托板。冲切验算应验算两处截面： 柱帽与柱相交处以及柱帽与板相交处。
（4）宜采用栓钉抗冲切，尤其是板厚＜300mm的情况，抗冲切不宜采用箍筋的形式。
（5）沿两个主轴方向通过柱截面的板底连续钢筋的总截面面积应符合As≥NG/fy的要求。连续钢筋的形式可参考图3。
综上浅要分析可知，无梁楼板即板拄结构历史沿革及国外某板拄结构经过地震的情况，分析板拄结构抗震性能的优点及不足。并分析现行抗震规范公式所需要的构造要求及做法。给出了板拄结构的设计步骤和设置抗震墙的要求。在计算中应由抗震墙承担全部地震应力，并计算柱周边板的抗冲切承载力。抗冲切宜用栓钉，板厚当小于300mm不宜用箍筋形式。
参考文献
［1］程懋堃.关于板柱结构的适用高度［J］.建筑结构学报，2003（1） ．
［2］GB50011-2001 建筑抗震设计规范［S］．北京： 中国建筑工业出版社，2001.
［3］GB50011-2010 建筑抗震设计规范［S］．北京： 中国建筑工业出版社，2010.
［4］王宗昌 建筑工程质量控制与防治【S】北京 化学工业出版社2012.4.
【摘要】无梁楼板结构是一种比较优良的楼板结构，这种结构具有施工简便速度快、楼层净高较高、管道穿行方便等优点，在国内外使用较为广泛的结构形式。
【关键词】无梁楼板；板柱结构；抗震性能；质量控制
1. 无梁楼板结构
1.1无梁楼板（板柱结构） 的抗震性能比较优良，无梁楼板一般指带有柱帽或托板的平板结构形式见图 1示； 无梁平板，一般指不带柱帽或托板的平板结构形式见图 2示。
1.2另外一个近年用的比较多的词即是板柱结构，加抗震墙的称之为板柱——抗震墙结构。这个词在国外用的较少，一般是用在节点上。无梁楼板结构，或称板柱结构，是一种比较好的楼板结构，因为这种结构具有施工简便、施工速度快、楼层净高较高（ 因而在同样净高的条件下，可以降低层高） 、管道穿行方便等优点，所以在国外，尤其在北美洲应用很广，包括地震区和非地震区，应用都很普遍。这种结构广泛应用于住宅、办公楼、停车楼以及其他工业与民用建筑。这些国家最常用的楼板形式是“无梁平板”，也即无柱帽也无托板的平板，整个楼板厚度是同一的。这种结构模板最简单，施工速度可以更快。
1.3无梁楼板结构 1906 年第一次在美国芝加哥建成。当时并没有很科学的设计方法，是作为专利产品出售。由业主将需要的柱网尺寸（当时一般是20ft×20ft，约相当于 6m×6m） 、层高、层数、荷载大小（当时允许的活荷载一般为100lb/ft2，约相当于5KN /m2）等等数据，提交承包商，由他们按合约时间建造完成，然后按合约规定，在4个左右区格（即柱网）内，进行堆载试验，一般加载时间为1～3d，到时候板无明显下垂、开裂等现象，即作为完成合约，交付使用。
以后，随着技术发展，有了计算方法，即现在还常用的“经验系数法”：
mo=1/8qly（lx－2/3c）2 （1）
美国规范规定，计算跨度 lx按净跨ln计算，如两边支承柱中——中跨度为l0，假定 ln= 0.9l0，则按净跨计算的M0，大约是按中——中跨度计算的80% 。
1.4上世纪50年代，在北京设计建造了一批冷藏库，都是无梁楼板建筑，有肉库、水果库、蛋库等。当时都是按苏联规范和资料进行设计，有一本从俄文翻译过来名为《无梁楼盖》的书，里面介绍苏联曾建造了9个区格的无梁楼板足尺模型进行荷载试验。楼板的配筋计算按上述的“经验系数法”，在M0的计算中采用柱子中——中跨度。从试验结果发现，配筋富余很多，因此，规定以后在设计中都应将计算所得M0乘以0.7。当时，设计施工的那批冷库都是按 M0乘以0.7设计的。从20世纪50年代至今未发现结构有问题。而我们现在的设计，都按中跨计算，M0未做任何折减，所以比苏联方法多用大约40%的钢筋（1.4×0.7≈1.0）！比美国的按净跨计算方法也多25%（1.25×0.8 = 1.0）！ 所以，现在所设计的无梁楼板结构，从楼板本身承受竖向荷载来看，实在是富余太多了！
1.5有的资料说，设计无梁楼盖须遵守以下三条要求： （1）每方向不少于3跨；（2）各跨的跨度相差不超过20%；（3）各跨荷载基本均匀。以上三条要求都是不正确的。这些要求实际上是对于经验系数法进行设计时的要求（ 也即近似法的要求） 。如果不满足以上三条要求则不能采用经验系数法，但是可以采用其他方法，例如等代框架法等等。所以，对于無梁楼板结构不应该有这三条限制。把不应该作为限制的条文拿来作为限制，是我们现在某些同行的“常见行为”。
1.6又比如带柱托板楼板（见图1（b） ），有的资料上介绍托板宽度c 必须满足： c≥（1/6） l，l为无梁楼板跨度。实际上这个要求是： 计算板支座负弯矩配筋时，如果把图3中的（ h1+ h2） 都考虑进去，则c不能太短，否则可能不满足弯矩包络图的要求。如果计算负弯矩配筋时，不考虑h2的有利作用，只将 h2作为满足抗冲切承载力要求作用时，c的长度就不一定非满足c≥（1/6）l不可。
所以在应用规范条文，以及在看书学习的时候，一定要认真注意规范条文要求的背景和来源，以免误用。
2. 无梁楼板结构的抗震性能
（1）关于无梁楼板的抗震性能，有一种看法认为其抗震性能不好，应在地震区限制使用，以致现行《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）所规定的板柱——抗震墙结构的最大适用高度，7度区只有35m，8度区只有30m。全国兴建的冷藏库由于使用要求，基本都采用无梁楼板结构，其中有相当一部分是由商业部设计院设计的，结构工程师感觉 2001版《抗震规范》所给出的最大适用高度太低了，不适用也不经济。事实是规范归规范因有一个适用范围，而设计中有了抗震墙和良好的抗冲切措施，建得高也不存在安全问题，如果实在不行就开专家论证会，做具体建筑超限审查，使抗震墙结构的适用最大高度加以放宽，7度区放宽到70m，8度区放宽到55m，放宽了满足需要。
（2）有一个概念需要解释一下，现行抗震规范中的表6.1.1中的各种结构 “适用的最大高度 ”，不是“限制高度”，它是说规范所规定的计算方法、构造措施等等，只适用到一个最大高度，例如对于7度区的抗震墙结构，只适用到120m高度，超过此高度的结构应该采用比规范规定更严格的设计、构造要求，而不是不能超越这个高度。现在常用的“超限审查”的规定其中之一就是当结构超过规范“适用的最大高度”之后，由国家规定的机构聘请专家，提出各种设计、构造要求。
（3）所以，板柱——抗震墙结构的高度，如果超过《抗震规范》表6.1.1中的适用的最大高度，可以采用进一步的加强措施，申请“超限审查”，听取专家们的意见，是可以满足增加高度的要求的。
3. 无梁楼板结构抗震性能的不足
无梁楼板结构的抗震性能有一定的弱点，具体表现在：（1）抗侧刚度较弱，地震时侧移较框架结构大；（2）板柱节点的延性较梁柱节点差，耗能能力弱；（3）最重要的是板柱节点抗冲切能力差，地震时可能发生破坏，导致楼板坠落破坏，且板柱节点的不平衡弯矩会对板产生附加剪切（这点在相关的书上和规范中都提到过）。针对无梁楼板结构的这些抗震性能弱点可采用有关的加强措施： 在地震区宜设置抗震墙，形成板柱——抗震墙结构，这样可以减少侧移和节点弯矩。设墙以后，不仅减少了侧移，还可以减少非结构构件的损坏。 4. 板柱结构具有一定的抗震能力
（1）板柱结构宜设置抗震墙，并非必须设置。未设置剪力墙的板柱结构在地震时也可以表现出不错的性能。1971年美国洛杉矶圣婓南多发生强震，有一栋假日酒店为板柱结构，7层，无抗震墙，虽然由于较大的侧移使非结构构件受到很多破坏，但是在板柱节点处并未发生冲切破坏。这是一栋7层的板柱结构，横向3跨，平均柱中距为6.25m，柱截面为边长450mm 的方柱。板的厚度除层2为250mm外，其余各层均为216mm。建筑物周边的裙梁截面为400mm×550mm。在建筑物的首层、层4和顶层设置了强震仪。在发生地震后的最初6s，结构的振动周期为0.7s。9s以后振动周期变成1.5s。主体结构除了柱边负弯矩区受弯开裂外，其他并无多大损坏。从此实例可以看出板柱结构还是有一定的抗震能力的。
（2）值得注意的是该建筑物的柱和板的截面，比现在设计常用的截面偏小。在我国8度区（洛杉矶实际上相当于我国的9度区） 设计这样一栋 7层的板柱结构，如果要满足位移要求，柱截面要不小于650mm，板厚将为250～300mm，9度区还要大很多。因此，按我国规范建成的建筑，遇到同样的地震时，位移会小得多，非结构构件的损坏也将少得多。但是，这样的位移也会造成损失，应尽量减少或避免。
（3）1976年唐山地震时，北京和天津的震害调查都表明，框架结构的震害较严重。2008 年四川汶川地震的震害也表明，框架结构的震害较重，主要表现在难以实现“强柱弱梁”。为了实现“强柱弱梁”的目标，规范规定通过柱端弯矩增大系数提高柱在轴力作用下的正截面受弯承载力，现行的《抗震规范》进一步提高了增大系数，但是要确定梁端实配的抗震受弯承载力仍然有两个不确定因素，一是钢筋屈服强度超强，二是楼板的有效宽度取值。这两个因素导致梁端实配的抗震受弯承载力不能确定，因此尽管提高了增大系数，但仍然不能确定是否能够实现“强柱弱梁”。由此来看，板柱结构可以避免“强梁弱柱”，因此板柱结构的抗震性能并不一定比框架结构差，尤其是在层数不多、柱截面不大的情况下。
5. 板柱結构的应用步骤
（1）确定是否设置剪力墙。一般是以 12m（3层）为界，超过12m时应设置剪力墙；墙的数量宜多于一般框架——剪力墙结构的墙。周边宜设置框架梁。
（2）抗震墙应承担结构的全部地震作用。各层板柱和框架结构，应能承担不少于各层全部地震作用的20% 。验算柱周边板的抗冲切承载力，注意应加上不平衡弯矩引起的附加剪应力。
（3）在不影响使用的前提下，尽量设置托板。冲切验算应验算两处截面： 柱帽与柱相交处以及柱帽与板相交处。
（4）宜采用栓钉抗冲切，尤其是板厚＜300mm的情况，抗冲切不宜采用箍筋的形式。
（5）沿两个主轴方向通过柱截面的板底连续钢筋的总截面面积应符合As≥NG/fy的要求。连续钢筋的形式可参考图3。
综上浅要分析可知，无梁楼板即板拄结构历史沿革及国外某板拄结构经过地震的情况，分析板拄结构抗震性能的优点及不足。并分析现行抗震规范公式所需要的构造要求及做法。给出了板拄结构的设计步骤和设置抗震墙的要求。在计算中应由抗震墙承担全部地震应力，并计算柱周边板的抗冲切承载力。抗冲切宜用栓钉，板厚当小于300mm不宜用箍筋形式。
参考文献
［1］程懋堃.关于板柱结构的适用高度［J］.建筑结构学报，2003（1） ．
［2］GB50011-2001 建筑抗震设计规范［S］．北京： 中国建筑工业出版社，2001.
［3］GB50011-2010 建筑抗震设计规范［S］．北京： 中国建筑工业出版社，2010.
［4］王宗昌 建筑工程质量控制与防治【S】北京 化学工业出版社2012.4.