【结构技术课堂专栏】一个停车场案例引发对无梁楼板应用的热议

案例简介：

鸟巢建筑设计师赫尔佐格德梅隆的1111迈阿密林肯路混合功能停车场与西萨的Iberê Camargo Foundation获得大奖。

在1111迈阿密林肯路混合功能停车场与2010年1月完工之时，它便成为了迈阿密海滩至迈阿密市中心之间的一个标志性建筑。前银行大楼变换成为一个混合用途的停车场，除了停车功能以外，一层是零售店和餐厅，上层还有住宅。同时这个完全开放的建筑还有慢跑楼梯和适合观景的大平台，所以访客还能在大楼中进行上上下下的跑步或者在四周没有墙壁的地板上进行瑜伽。大楼，俨然成为公共街道的衍生部分。MCHAP建筑奖评委会指出，这个建筑的意义在于，以其停车场的身份展现出城市基础设施的潜力---多样化的功能拥抱街道，融入景观，促进周边地区发展，具有无限可能。

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思考：结构上是如何实现的？应用了何种技术？这样的建筑应该被推荐吗？带着问题，我们一起去听听“结构工程师，猪小宝博士是怎样解答的？”

预应力混凝土无梁楼板，做到这样的厚度很正常，一抓一大把。如果再把柱子故意做成上下截面不一样大，就跟赫尔佐格那个差不多了。

很多普通建筑的楼板都是这样的，节省模板费用，加快施工速度，还可以压缩实际的结构层高，好处还是有很多的。缺点就是可能需要做预应力，可能要找额外的预应力分包商，这部分的成本可能要高一点。

美帝一般的停车场都是预制 T 梁或者预制双 T 梁，很便宜，搭积木一样。赫尔佐格这个用无梁楼盖，当然是为了更好的建筑效果，因为这不仅仅是一个停车库而已。这里有赫尔佐格这个停车场施工中的照片

这是一张施工中的照片，楼板厚度也不是很薄。如果你仔细观察的话，你可以发现楼板的边缘有切角，从外向内、从板底向板顶倾斜，如果视线与这个切角平齐，楼板在视觉上就显得薄一些。

如果你不是站在地面上或者站在远处，而是站在与楼层齐平的地方，你的视线跟楼面水平，那个小切角就没用了，你就能看到楼板的实际厚度，也并不是特别轻薄。拿汽车做参照物，柱子的厚度也不算小。

考虑到这个建筑在迈阿密，非常靠近海岸，环境氯离子浓度很高，所以对混凝土保护层也有很高的要求。为了追求这样的视觉效果，可能还需要额外的混凝土添加剂，或者更高质量的混凝土配料，当然，这些都是为了建筑效果而付出的合理代价。业主多花这一点点钱，换来一个使用效果非常好的地标性建筑，租金的上涨、地产的升值，这些都比那点额外的初始投资要多的多，所以业主也乐于请好的建筑师做这样的建筑。

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观点陈述：（中熙）这项技术国内主要是桥梁设计中使用的比较多。（以下内容都是作者原创，转载请注明出处）

用后张预应力钢筋楼板(post-tensioned prestressed concrete slab)很容易做到这样的厚度。
近年来米帝大部分新建的停车场都或多或少地应用了这项技术。

预应力分先张(pre-tensioned)和后张(post-tensioned)两种，预应力钢筋根据实际需求不同有不同的走法。米国预应力协会(PTI)对停车场预应力设计推荐的是后张U形钢筋排布，如下图所示。

图中U形的线条代表的就是后张预应力钢筋走线，这类钢筋被润滑剂涂装之后由塑胶包裹，施工方法是在混凝土浇筑之后达到一定强度后进行张拉，所以称作后张(post-tensioned)预应力。
钢筋裸露在混凝土外的端部有螺栓固定(如上图Detail A)，在混凝土达到张拉强度后，施工人员会使用特定工具张拉预应力钢筋，U形钢筋受拉后会产生向上的均布荷载，通常做法是使用这部分向上均布荷载抵消混凝土本身自重。
大家知道混凝土的特点是抗压能力强而抗拉能力差，这种预应力设计方式实际上是利用混凝土横向的抗压能力弥补楼板厚度不足而导致的横截面抗压面积不足的问题。

以上是一个梁立面图的示例，对于楼板的钢筋走线，如下图所示：

图中黄色带状部分就是楼板预应力钢筋，能看得出钢筋的U形走向。

预应力混凝土能够有效减少楼板厚度，减小楼板自重，提高楼层净空，是某些追求空间的建(shen)筑(jing)师(bing)的最爱。
缺点是施工难度比较大,如果钢筋张拉力过大，或者混凝土强度质量厚度不过关，就会发生如下图所示的情况：

混凝土钢筋会向上炸开楼板，这种事故不仅对施工人员有很大危险，而且一旦发生，一整个楼板都需要拆掉重做。

传统的钢筋混凝土结构是被动受力结构，即其受荷载之后才会有强度；而预应力混凝土是主动受力结构：即使没有荷载，钢筋张拉后结构仍旧有强度。我想这也是预应力技术在米帝住房建设中仍然不是太流行的原因：楼房建设时，使用中，以及年久失修后结构的稳定性和安全性都有隐患，而且随之而来的拆除也是非常困难。熟练掌握这项技术的工程师和承包商也不是那么多。

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观点陈述：（古月）无梁楼板在结构思路上没有问题，难点在施工这一块。（以下内容都是作者原创，转载请注明出处）

无梁楼盖就是板直接传荷载给柱子，由于没有梁，所以板会比常见混凝土结构中的板要厚。往往考虑到在柱子附近的板吃力大，往往会局部加厚，就像个帽子，俗称柱帽。在结构设计时呢按照板带来进行受力分析，往往无量楼盖都是双向板，一般分为柱上板带和跨中板带，在竖向荷载作用下，整个板向下弯曲，类似成碗碟状态的挠度。

那么问题来了：该怎样解决挠度问题？？
方法就是一楼 猪小宝大神提到的预应力，不常用的方法是做板肋。。。

而预应力呢，就是在板的底部受拉钢筋预先加上一定的荷载，形成钢筋的张紧力，这样在受力过程中，传递到板面的荷载要先与钢筋中的附加张力中和消掉一部分。这样可以即减小实际作用荷载，又降低竖向挠度。

本人曾设计过预应力大跨度板，所以对施工有些了解。这类工程最大的难题在于施工。施工的质量难把握，一般常见的预应力施工方法有先张法和后张法两种，对施工的精度有要求，专业性比较高。考虑到国内的施工主流行情，这种结构形式在国内往往不多见。

楼下欢迎给位设计同仁，发表不同见解！

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