1　水平施工冷缝

2018年3月2日，住建部发布了《住房城乡建设部办公厅关于加强地下室无梁楼盖工程质量安全管理的通知》，通知中对于无梁楼盖的设计及施工注意事项提出了较明确的要求。其中提到施工缝，此处的施工缝主要指因设计要求、施工工艺、施工分区、混凝土温控措施等原因，“故意”制造的一个新老混凝土之间的连接缝，需要按设计、相关施工规范要求确定留置位置并采取凿毛、设置拉筋等措施，属施工需要。在无梁楼盖板中指竖向施工缝（楼板新旧混凝土接缝垂直于楼板平面），此类施工缝不可避免，按图纸及相关施工规范设置即可，对结构安全无影响。

还有一种在混凝土浇筑过程中无意造成的无梁楼板厚度范围内的水平施工冷缝（托板顶标高位置的水平施工冷缝尤其具有代表性，如图1、图2所示），冷缝是指在施工过程中由于某种原因使先浇筑的混凝土初凝，而后浇筑的混凝土在其上继续浇筑，造成前后混凝土连接处出现一个软弱的结合面。严格来说，冷缝不属于施工缝，属于施工失误。此冷缝将其上下的混凝土分隔为独立的受力体，一旦冷缝在某一柱顶托板内出现，便可能引起无梁楼板的连锁坍塌，必须杜绝。

图1　托板顶施工冷缝示意

图2　水平施工冷缝导致其下托板受弯折开裂示意

2 水平施工冷缝对无梁楼盖结构的影响

2.1　实例1

图3所示为一顶板尚未进行覆土（设计有覆土，但拍照当时还未到顶板覆土施工阶段）的无梁楼盖地下车库柱顶托板部位折断开裂的照片。

图3　托板上竖向弯折裂缝放大示意

从图3可以看出，以水平施工冷缝为界，混凝土托板上的折断裂缝出现在冷缝之下的托板内，位置靠近柱边，在顶板覆土之前，裂缝宽度已达到约1mm。

造成此托板折断裂缝出现的原因分析如下：此施工冷缝将托板与其上的顶板分隔为两个独立的受力体，这时冷缝上部的顶板顶部配置有受弯钢筋，而冷缝下部的托板顶部无任何抗弯钢筋，实际上，冷缝基本将托板变为了上部无抗弯钢筋的悬挑构件，在较小的顶部荷载（如混凝土自重、施工机械自重等）作用下，顶板必然会出现一定程度向下的形变，冷缝之上的顶板由于受弯钢筋的存在不会出现破坏，但冷缝之下的素混凝土托板在很小的变形下即会从柱根部发生弯折破坏，继而退出工作。至此，仅剩余顶板厚度的混凝土抵抗后续的施工荷载，当覆土、土方运输车等荷载逐渐加载到被削弱的顶板上时，顶板发生破坏的可能性很大。而一旦有一处柱顶顶板被冲切（弯曲）破坏，其所承担的荷载会转移到相邻跨顶板，相邻跨托板顶标高位置即使不存在水平施工冷缝，其可能会在荷载的激增下产生破坏，继而出现无梁楼盖顶板的大面积连锁坍塌。

本研究选取一个常规柱网间距的无梁楼盖地下车库的设计参数，按照GB50010—2010《混凝土结构设计规范》（2015年版）第6.5.1条中相应公式对有、无冷缝情况下顶板受冲切承载力进行对比。

某无梁楼盖地下车库顶板设计参数如下：混凝土强度C35，顶板厚350mm，托板厚450mm，柱边长600mm×600mm。对其中典型中柱顶板有、无水平施工冷缝状况下抗冲切力进行核算对比。

当托板顶标高附近不存在水平施工冷缝时 （图4），托板和顶板为一个整体，取截面有效高度 h ₀ =760mm，这时受冲切承载力设计值 R ₁ =4544kN。

图4　托板标高附近不存在水平施工冷缝时顶板受冲切 承载力计算示意

当托板顶板标高附近存在水平施工冷缝时 （图5），托板和顶板被分隔为两个独立受力体，且托板在加载过程中折断继而退出工作，仅剩下顶板厚度混凝土抵抗顶板之上的荷载，假设水平施工冷缝标高为托板底标高之上410mm，则剩余顶板厚390mm，取 h ₀ =350mm，这时 R ₁ =1462kN。

图5　托板顶标高附近存在水平施工冷缝时顶板受冲切 承载力计算示意

比较上述有、无托板水平冷缝时顶板抗冲切承载力设计值，对于此算例及截面尺寸相近的工程而言，冷缝的存在可能使顶板的抗冲切承载力降低到设计值的1/3左右，在这种状况下，无论后续顶板覆土是否超过设计厚度，相应顶板处都很可能发生冲切及弯曲破坏，即使未坍塌，也会留下很大的安全隐患。

以上结论有一个前提，即水平施工冷缝可使顶板和托板混凝土之间失去粘结，这样顶板和托板将不再作为一个整体承受荷载作用。通过对实际工程的检测及相应分析可知，冷缝的确可能使托板和顶板之间失去应有的粘结，论述如下。

在某托板顶存在水平施工冷缝的无梁楼盖顶板坍塌后的节点区钻芯取样，混凝土芯样取出后自水平施工冷缝处自行脱开，并且施工冷缝处混凝土表面较为光滑，可以推断此处冷缝上下混凝土之间基本无粘结，至少可以证实托板和顶板在局部范围内是没有粘结的。

假设存在另一种可能情况：承受荷载作用之前，冷缝上下混凝土之间仍存在一定粘结，但冷缝的劈拉强度很低。柱顶处顶板受力简图如图6所示，此处无梁板按单向板带受力考虑，对阴影部位混凝土受力进行分析：在上部荷载 q 作用下，托板高度混凝土内（阴影部位）存在压应力，托板中压力 F _p 由剪力 F _v 来平衡，压力 F _p 随着荷载（结构自重、覆土等）的增大而逐步增大，由于冷缝面上下混凝土粘结薄弱，能提供的剪力 F _v 有限，当逐渐增大的压力 F _p >剪力 F _v 时，混凝土将从冷缝面处完全分离，继而托板成为上部无钢筋的素混凝土悬挑构件，并随即自柱边（顶部拉应力最大处）折断失效，这时将只留下顶板厚度的混凝土来抵抗弯矩及冲切力。图3所示顶板尚未覆土即出现托板开裂破坏的现象充分印证了上述分析。

图6　与顶板完全分离前托板的受力简图

2.2　实例2

图7为某无梁楼盖地下车库项目坍塌后柱头部位图片。 从遗存的柱头可以看出，顶板坍塌后，基本上仅托板的混凝土留在柱头位置，托板顶标高之上的顶板混凝土已基本破碎脱落，从图7中箭头所指位置可以比较明显地看到，托板顶标高位置混凝土呈较平滑状，此平滑状的托板顶面即施工冷缝造成的。可以推断，此冷缝的存在促使托板率先折断失效，仅剩余顶板厚度混凝土承担逐步增大的顶板荷载，随着顶板覆土厚度的增加，柱顶位置顶板弯矩、冲切力均增大，混凝土裂缝增多、加深，失去托板的顶板最终在顶板增加荷载过程中坍塌，以至于此处冷缝之上的顶板混凝土破碎并在顶板钢筋的带动下脱落。此破损柱头是距离事故发生时顶板上卡车较近的柱头之一。

图7　某地下车库无梁顶板坍塌后的柱头部位

2.3　实例3

图8为某地下车库项目柱下独立基础的取芯图片，据相关资料介绍，其破坏开始于顶板覆土时独立柱冲坏独立基础而下沉，继而引起车库连锁坍塌。图8中两个芯样来自最先出现下沉的两根柱的独立基础。从芯样的外观来看，独基下部混凝土存在疏松、不密实状况，除此之外，图8中箭头所指位置疑似存在施工冷缝（此处芯样上下脱离断面边缘平顺、无凹凸，不似取样时折断所致，比较符合冷缝特征；且此项目有关资料介绍在部分其他独基芯样中确实发现有水平、斜向施工冷缝存在，故做上述推测）。柱下独基承受柱的冲切力与地基反力，受力模式与配筋构造与无梁楼盖顶板相似，可近似视作倒置的无梁楼盖，此处若有冷缝，则对基础的不利影响与无梁楼盖托板上水平施工冷缝对顶部结构的不利影响相似。混凝土浇筑环节除了要保证振捣密实外，还须注意避免冷缝的产生，保证独基的整体性。

图8　某地下车库项目柱下独立基础的取芯

3　易导致无梁楼盖体系出现水平施工冷缝的情况

工程施工过程中容易导致托板标高范围内出现水平施工冷缝的3种情况如下。

（1）无梁楼盖结构柱与顶板混凝土强度等级不同，但采取柱、顶板整体支模、整体浇筑的施工工艺。在这种情况下，在混凝土浇筑过程中，针对某一施工分区，一般先进行强度等级较高的柱混凝土的浇筑，待所有柱浇筑完后才进行强度等级较低的顶板混凝土的浇筑，当搅拌站所提供的柱混凝土数量多于实际需求量时，多出的部分混凝土可能被浇筑到局部下凹的托板模板内，当其后顶板混凝土的浇筑时间与之相隔较长时，在浇筑顶板时托板内先浇筑的混凝土可能已凝固，冷缝就此产生。

（2）当结构柱和顶板混凝土强度等级相同时，如果浇筑过程中搅拌站混凝土供应不连贯，如在浇筑某柱顶托板时混凝土供应中断，后续来灰间隔时间过长以致托板混凝土已凝固，这种状况下也可能在某处或多处出现托板内水平施工冷缝。

（3）上返式柱帽（柱帽、托板在顶板之上）对混凝土浇筑水平的要求较高，对于局部上返的托板来说，浇筑时往往只有侧向模板而无底部模板，上返托板混凝土会从底部未凝固的顶板处溢出，若施工人员为避免托板混凝土自底部连续溢出而待顶板混凝土初凝后进行上部托板的浇筑，顶板和上返柱帽之间就会形成水平冷缝。浇筑中必须避免这种情况，必须要保证上返式柱帽和顶板同时浇筑为一个整体。结构基础中常用的基础平板+上返式柱墩的形式与上述情况类似，也须保证混凝土浇筑的密实性和整体性。

导致上述托板内水平施工冷缝的情况可能还有很多种，鉴于此施工冷缝对无梁楼盖结构安全十分不利，且只要一处出现此水平施工冷缝，便可能引起无梁楼盖结构的连续坍塌，后果不堪设想。

因此在无梁楼盖顶板及类似结构体系浇筑过程中，应当特别注重板柱节点位置混凝土的质量，务必杜绝水平施工冷缝，务必令托板与顶板作为一个整体同时浇筑。

4　对无梁楼盖和类似结构体系的建议

4.1　水平冷缝对不同结构的影响

在实际工程中，由于施工质量控制不到位，在梁端、楼板顶与上层剪力墙交接面等施工缝位置如果未进行混凝土表面凿毛处理、未进行混凝土碎屑、模板锯末等垃圾清理时，均会形成冷缝，但这些位置的冷缝与无梁楼板托板中的冷缝不同。

例如，楼板顶与上层剪力墙交接面冷缝会造成墙体整体的水平抗剪承载力下降，但此缺陷的不利影响一般只在地震作用下才会有比较明显的体现。而托板上的水平施工冷缝则是严重降低了无梁板的抗冲切、抗弯承载力，在常规的覆土加载、施工荷载作用下即可造成结构的坍塌。

4.2　造成无梁楼盖或类似结构体系破坏的其他因素

我国无梁楼盖地库坍塌案例大部分发生在顶板覆土过程中，少部分国内、国外无梁楼盖地库坍塌案例发生在地库投入使用之后。造成无梁楼盖及类似结构破坏的原因有很多，除上述水平冷缝可能导致结构破坏外，严重的设计缺陷、局部覆土厚度超过设计允许厚度过多、上部施工车辆严重超载、混凝土强度严重不足、节点位置大范围的不密实等因素都可能造成结构破坏。

4.3　对体系设计、施工以及使用的建议

（1）除对新建的带托板无梁楼盖结构在浇筑混凝土时务必将托板（含柱帽）和顶板同时浇筑，以确保托板（含柱帽）和顶板为一整体的要求外，还要严格控制柱顶施工缝的留设位置，如柱顶需设施工缝，此施工缝务必留置于托板（柱帽）底标高之下的柱净高范围内，务必使柱混凝土在托板（柱帽）底标高之下一定范围停止浇筑，不可在顶板（含托板、柱帽）标高范围内留置水平施工缝，更要杜绝出现冷缝，以防止削弱无梁楼盖抗冲切、抗弯能力。

（2）对于基础平板+柱墩或独基+止水板这两种基础形式而言，其受力模式与无梁楼盖顶板相似，也需要特别重视混凝土浇筑的密实性和整体性，保证平板和柱墩同时浇筑，避免冷缝的产生。

（3）在无梁楼盖或类似结构体系设计环节，建议通过设置暗梁等构造，提高结构的整体安全性。认真做好施工图设计交底，在对施工缝留设、施工荷载控制等提出施工安全保障措施建议的同时，应向建设单位、施工单位突出强调托板和顶板（基础平板和柱墩与之类似）必须同时浇筑，务必避免基础、顶板托板等部位出现施工冷缝。

（4）对于刚施工完毕或已投入使用的无梁楼盖地库，产权人、使用人或其委托的物业服务单位应当加强对托板的日常检查，若某一处托板或多处托板存在竖向折断裂缝及水平裂缝，即表示托板上很可能存在水平施工冷缝，且此时托板可能已退出工作，应立即采取应急措施以防止坍塌事故的发生。除此之外，还应严格控制板顶实际荷载不超出设计荷载，做到不随意调整地下室上部区域景观布置、行车线路、停车场布置等。确需调整的必须经原设计单位或有相应资质的设计单位确认荷载后依法调整。

（5）无梁楼盖或类似结构体系对施工的要求较高，对有些施工细节不加注意，可能留下严重的安全隐患，且具体施工操作人员技术水平参差不齐，部分施工操作人员对结构概念的理解还不到位，这又给无梁楼盖或类似结构体系的安全增加了不确定性。从近些年国内外多起无梁楼盖或类似结构体系坍塌的实例可以看出，无梁楼盖体系本身抗连续性倒塌的能力弱，一处发生破坏容易引起连锁坍塌。基于上述原因，建议尽量不要对地下车库等荷载较大的结构采取无梁结构体系。

5　结束语

本研究指出了容易导致无梁楼盖顶板的托板或相似部位出现水平施工冷缝的3种情况，以实例进行介绍，最终提出了相关建议，为类似工程提供参考。