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        現(xiàn)澆混凝土GBF密肋空心樓蓋在地下室工程設(shè)計中的應(yīng)用

        2011-12-20 03:49:24梁從興許一相
        城市建設(shè)理論研究 2011年23期
        關(guān)鍵詞:板帶實心樓蓋

        梁從興 許一相

        【提要】 本文結(jié)合實際工程,對現(xiàn)澆GBF密肋空心樓蓋在地下室工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析,提出了現(xiàn)澆GBF密肋空心樓蓋的優(yōu)點,介紹了現(xiàn)澆GBF密肋空心樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及構(gòu)造措施。

        【關(guān)鍵詞】 GBF密肋空心樓蓋 地下室 結(jié)構(gòu)設(shè)計

        一、工程概況

        本工程為長沙市某住宅區(qū)中的帶地下室的多層建筑,地下室功能為車庫,是該住宅區(qū)配套的附屬設(shè)施。其中:地下一層,平面尺寸為51.0mx37.5m;地上6層,平面尺寸為45.6mx12.0m,柱網(wǎng)為8.4mx8.4m,地上六層為住宅用房。地上總高為18.05m,地下車庫設(shè)計中,建設(shè)單位為獲取得最大的停車使用數(shù)量,采用雙層停車位,建筑平面如附圖一。

        二、樓蓋體系的合理選擇

        普通地下室混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)通常的形式為梁板和實心平板,而本工程地下室要求地下室采用雙層停車位,建筑凈高不能小于3.65m,但由于受場地限制,汽車坡道又不能過長,地下室的層高受到限制。結(jié)構(gòu)設(shè)計為滿足大的建筑凈空要求,如果采用傳統(tǒng)的梁板和實心板結(jié)構(gòu)已不能很好的適應(yīng)這種需求。為了適應(yīng)建筑要求,本工程地下室頂采用現(xiàn)澆混凝土GBF密肋空心樓板。

        現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋是近年來國家建設(shè)部推廣的應(yīng)用技術(shù),它填補(bǔ)了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不足,且整體的綜合造價有所降低。它將空心高強(qiáng)薄壁管埋入實心板內(nèi),并按一定方向排列、現(xiàn)場澆注成型,使原實心平板變成空心板。這樣以來不僅減輕了結(jié)構(gòu)自重,節(jié)省了混凝土用量;同時也增加了樓層剛度,有效防止樓板裂縫的出現(xiàn),由于樓蓋自重減輕,這樣以來框架梁柱的斷面及基礎(chǔ)就可相應(yīng)的減小,使有效空間充分利用;另外這種樓蓋的隔音、隔熱、保溫性能均優(yōu)于實心板;由于樓蓋自重降低,使地震力減小,這不僅對基礎(chǔ)設(shè)計有利,而且對結(jié)構(gòu)抗震更為有利,同時也可降低工程造價,還可加快施工進(jìn)度。因此本工程設(shè)計采用400mm厚現(xiàn)澆混凝土GBF密肋空心樓板。如附圖二。

        三、現(xiàn)澆GBF密肋空心樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計

        本工程采用等代框架法計算,結(jié)構(gòu)設(shè)計過程簡述如下:

        ㈠、初步確定幾何尺寸。最大板跨7.95X6.00m*m,考慮板頂荷載比較大,板厚比常規(guī)荷載情況適當(dāng)加大,初步確定板厚400mm,高跨比400/7950=1/20,GBF管徑280mm,上翼緣60mm,下翼緣60mm,腹板厚50mm。

        d=0.75~0.85hd—GBF 管徑

        a=0.10~0.20h(且≥50)a—上翼緣板厚

        b=0.08~0.18h(且≥50)b—下翼緣板厚

        t=0.08~0.30h(且≥50) t—腹板厚

        空心率:3.14X0.14^2/0.33X0.4=46.6%

        折算成空心混凝土厚度:0.4X(1-46.6%)X1.02=0.218m

        ㈡、求等代梁折算系數(shù)

        1.順管方向取330寬為單位(一孔一肋)

        既空心板折算成等高度的實心等代梁的折算系數(shù)為0.83。另:PKPM結(jié)構(gòu)軟件中可直接按“工”梁輸入,但其剛度系數(shù)比0.83稍低,因為“工”形梁忽略了GBF管與腹板間的圓角部分的剛度。

        即折算系數(shù)為0.71,綜合考慮施工工藝等因素,實取經(jīng)驗值0.75。

        2、垂直于管方向:取1060寬為計算單位(順管腹板對垂直于管方向剛度也有貢獻(xiàn),可由積分法精確求得,估算經(jīng)驗值約為垂直管方向總剛度的4%)。

        折算系數(shù)實取經(jīng)驗值0.68

        ㈢、確定等代梁斷面。初步估算暗梁寬為1000。順管方向,柱間板帶的折算范圍為3.9m,跨中板帶3.9m。垂直管方向,柱間板帶的折算范圍為4.6m,跨中板帶4.6m(取平均值)。

        1、順管方向

        柱間板帶1:[(7.95+5.85)/4-1]x0.75+1=3.034

        其他不同跨度類同

        跨中板帶:7.95/2x0.75=2.981

        其他不同跨度類同。

        2、垂直管方向

        柱間板帶:(6/2-1)x0.68+1=2.360

        跨中板帶:6/2x0.68=2.040

        ㈣、荷載計算

        1 、樓面荷載:

        恒載:25×0.218+20×0.02+20×0.02+1.0x18=24.25KN/m2

        活荷載: 5.0KN/m2

        2 、梁上荷載:輸入方式(1)程序自動計算梁自重,與所輸入面荷載重復(fù),加反向線荷載與梁自重相消。輸入方式(2)程序計算梁自重一項輸入零,再人工輸入明梁自重。視本工程特點,本工程采用第(1)種荷載輸入方式

        ㈤、建立模型及結(jié)構(gòu)計算。將以上數(shù)據(jù)輸入由中國建筑科學(xué)研究院研制的PKPM系列軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。

        ㈥、結(jié)果后處理,配筋求值

        柱上板帶和跨中板帶彎矩分配比例:

        截面位置 柱上板帶(%) 跨中板帶(%)

        內(nèi)跨 支座負(fù)彎矩 75 25

        跨中正彎矩 55 45

        端跨 第一內(nèi)支座負(fù)彎矩 75 25

        跨中正彎矩 55 45

        邊支座負(fù)彎矩 90 10

        (在總彎矩量不變的條件下,必要時允許將柱上板帶負(fù)彎矩的10%分配給跨中板帶。)

        ㈦、最終確定構(gòu)件截面

        暗梁截面應(yīng)滿足以下條件

        1 、bb≤Zb+3bh

        即暗梁寬度≤柱寬+3x暗梁高(或板厚)

        2 、bh≥16d

        即暗梁高度≥16倍柱主筋直徑

        3、暗梁主筋凈距在70~100之間

        4、沿兩個主軸方向通過柱截面的板底連續(xù)鋼筋的總截面面積,應(yīng)符合下式要求:

        AS≥NG / fy

        AS----- 板底連續(xù)鋼筋的總截面面積

        NG----- 在該層樓板重力荷載代表值作用下的柱軸壓力設(shè)計值

        fy----- 樓板鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值

        根據(jù)本工程的柱距及荷載情況,以及上述要求,并盡量增加梁有效高度,節(jié)約鋼筋,可采用T形或矩形扁梁斷面,最終確定主梁采用扁梁斷面:1000×400(高)。主筋直徑Φ25,Φ22等, 箍筋Φ8—100/200(6),可滿足以上要求。

        4、柱周圍應(yīng)設(shè)實心砼柱帽

        c=(0.2~0.3)L

        =(0.2~0.3)×7950

        =1590~2385

        最后確定實心砼柱帽尺寸,自梁相交處500X500。

        ㈧、截面驗算。為保證板的抗沖切承載力,應(yīng)配筋箍筋或彎起鋼筋。本結(jié)構(gòu)考慮配置箍筋,且按計算所需的箍筋截面面積莊配置在沖切破壞錐體范圍內(nèi),且應(yīng)按相同的箍筋直徑和間距向處延伸配置在不小于0.5hO范圍內(nèi),箍筋為封閉式,并應(yīng)箍住主筋,直徑不應(yīng)小于6mm,間距不應(yīng)大于1/3hO。

        實配:加密區(qū)Φ8-100(6) 自柱邊1000(配置于扁梁內(nèi))

        非加密區(qū)Φ8-200(6)配置于加密區(qū)以外(通長)

        柱根部抗沖切驗算:

        Fl≤(0.7Bhft+0.15δpc,m)ηumh0

        Fl≤(0.7×1.0X1.43+0.15X2.25)×1.0X3600X380

        =1831.0KN

        Fl=(1.35X24.25+1.3X0.7X5)X7.05X6=1577.3KN

        考慮箍筋時:

        Fl≤(0.35ft+0.15δpc,m) ηumh0+0.8 fyV ASVU

        =1146.3+614.0=1760.3 KN

        滿足要求。箍筋間距為200處截面驗算(略)

        四、現(xiàn)澆GBF空心密肋樓蓋設(shè)計要點與構(gòu)造措施

        1.設(shè)計要點:

        1).結(jié)構(gòu)布置原則為:柱與柱、柱與剪力墻間設(shè)置框架梁,框架梁圍成的板

        采用現(xiàn)澆混凝土空心板。

        2).框架梁可根據(jù)工程不同情況,分別采用普通框架梁、框架扁梁、在無梁

        樓蓋中采用暗梁。

        3).主體結(jié)構(gòu)計算時,板厚按空心板實際厚度輸入,但需按空心板折算厚度

        輸入板自重。

        4)現(xiàn)澆混凝土空心板可按實際支承情況分別按單向、雙向進(jìn)行配筋計算。

        對雙向板應(yīng)按“空間等代虛擬井式梁結(jié)構(gòu)”設(shè)計計算。

        2. 一般構(gòu)造要求除符合一般樓板構(gòu)造要求外還需符合下列要求

        1)板厚一般可取為1/30~1/35L,L為板的短向跨度。

        2)空心率宜為30%~50%。

        3)適用于板跨6~10米(非預(yù)應(yīng)力),10~25米(預(yù)應(yīng)力)

        4)管上下及管與管之間混凝土最小厚度(寬度)為50mm

        5)每節(jié)管的長度宜在1000mm~2000mm,管與管間留50~100mm寬板肋,在板

        肋間可配適量鋼筋增墻樓板的整體性。

        五、參考文獻(xiàn)

        1. 建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2010))

        2. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 (GB50010-2002)

        3. 現(xiàn)澆砼圓孔空心板在設(shè)計中的應(yīng)用研究與實踐大連市建筑設(shè)計院等

        2002年3月

        4. 中國建筑科學(xué)研究院編制的PM.PK系列軟件 2010版

        注:文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。

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