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        寬扁梁加腋大板在冷庫樓蓋中的應(yīng)用分析

        2022-08-19 16:10:58張凱文
        中國設(shè)備工程 2022年15期
        關(guān)鍵詞:柱網(wǎng)無梁樓蓋大板

        張凱文

        (中機(jī)十院國際工程有限公司,北京 100010)

        1 概述

        近年來,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,我國對冷庫的需求逐漸增多。冷庫為了滿足使用功能的需要,對柱距和荷載的要求都較之普通的工業(yè)廠房更大。為了解決這一工程實際問題,有許多可以采用的工程結(jié)構(gòu)形式,如井字梁、無梁樓蓋、加腋大板等。

        1.1 井字梁樓蓋

        井字梁樓蓋,由兩個方向正交或斜交的等高梁組成,梁間距通常為2.5m 左右,樓板的長寬比不大于1.5。井字梁樓蓋常見于大廳、會堂等場所,適合相對來說荷載偏小,柱網(wǎng)規(guī)則的情況。其可靠性高,工程經(jīng)驗充足,有足夠的安全富余度和變形性能,自重較輕,混凝土用量偏小。但缺點在于,支模復(fù)雜,梁高可能會占用建筑有效使用空間,因而并不適合在冷庫等重荷載工程中應(yīng)用。

        1.2 無梁樓蓋

        無梁樓蓋不設(shè)梁,樓板直接支承在柱上,所以空間利用率最高,方便鋪設(shè)管線。無梁樓蓋充分利用了柱帽和樓板的面外剛度,在大于3t 的重荷載時,無梁樓蓋有明顯的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。同時,無梁樓蓋模板加工簡單,重復(fù)利用率高,施工周期也短。但是,柱網(wǎng)復(fù)雜不規(guī)則時,柱上板帶與跨中板帶概念劃分模糊,不推薦采用無梁樓蓋。無梁樓蓋也有延性差,易出現(xiàn)脆性沖切破壞的缺點。在應(yīng)用中,無梁樓蓋需要配合剪力墻形成板柱剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

        1.3 加腋大板樓蓋

        加腋大板結(jié)構(gòu)僅在框架柱之間設(shè)置框架梁,不設(shè)次梁,對大板采取根部豎向加腋的形式。加腋可減小板支座鋼筋,減小跨中板厚,降低板的自重,又能保證足夠的安全冗余。加腋大板在柱網(wǎng)8 ~9m,荷載在1t 以上時,經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于普通梁板,同時不受柱網(wǎng)不規(guī)則的影響,適用性較好。不過,加腋部分斜板的切割與支模對施工工藝有一定要求,模板損耗較高。

        2 應(yīng)用案例

        2.1 工程概況

        本案例位于河北省承德市,多層冷庫,地上二層,總建筑面積13870.84m2,建筑高度16.30m,柱網(wǎng)尺寸8.2m×8.2m,結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50 年,建筑結(jié)構(gòu)安全等級二級,抗震設(shè)防類別丙類,抗震設(shè)防烈度為6 度,設(shè)計基本地震加速度0.05g,設(shè)計地震分組第三組,場地類別Ⅱ類,基本風(fēng)荷載0.40kN/m2,基本雪荷載0.30kN/m2,框架抗震等級按四級考慮。

        2.2 模型計算

        本冷庫首層層高5.7m,二層層高8m,室內(nèi)外高差1.2m。受限于建筑布局和使用要求,沒有合適的位置布置剪力墻,無法采用板柱剪力墻結(jié)構(gòu)。同時,為了保證冷庫的有效倉容量,需要盡可能壓縮梁高,也不宜采用井字梁或普通梁板結(jié)構(gòu)。于是在本冷庫中采用了寬扁梁配合加腋大板的結(jié)構(gòu)形式,柱截面尺寸800×800mm,寬扁梁截面1100×700mm,邊框架梁550×800mm,板厚250mm,加腋長度1800mm,加腋厚度250mm。構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級取C30,鋼筋選用HRB400 鋼筋(圖1)。

        圖1 寬扁梁加腋大板建模示意圖

        結(jié)構(gòu)整體計算采用PKPM 結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件中的SATWE 核心的集成設(shè)計模塊。冷庫樓面的恒荷載取值5kN/m2,活荷載取值20kN/m2??紤]到冷庫的使用功能,需將冷庫活荷載按照自定義工況的活荷載輸入,并將冷庫活荷載的組合值系數(shù)取為0.8,重力荷載代表值系數(shù)取為1.0,準(zhǔn)永久系數(shù)取為0.8。在參數(shù)定義中,需要定義板為“彈性板6”,同時勾選“彈性板按有限元方式設(shè)計”。在SATWE 的計算結(jié)果中,可以查看彈性板的應(yīng)力、變形和配筋,調(diào)整到合適的加腋長度與厚度后,可通過SlabCad對加腋板進(jìn)行純彎構(gòu)件設(shè)計計算配筋。

        2.3 設(shè)計注意事項

        普通的梁板結(jié)構(gòu)都是按照剛性樓板定義,能夠有足夠的安全儲備,卻沒有考慮梁板的協(xié)調(diào)變形。在寬扁梁加腋板結(jié)構(gòu)中,樓板較厚,板對梁的影響比一般的梁板結(jié)構(gòu)大,需要在計算時考慮梁與板的共同作用,所以需要將板設(shè)定為“彈性板6”,平面內(nèi)、平面外都按照實際剛度計算。板支座加腋部分因為是受壓區(qū)域,所以可以采用區(qū)別于普通梁板結(jié)構(gòu)的分離配筋,將板底筋在此處斷開節(jié)省鋼筋(圖2)。

        圖2 加腋板配筋示意圖

        寬扁梁梁寬大于柱寬,允許部分主筋于柱外通過,上部鋼筋錨入柱內(nèi)的部分必須大于全部上部鋼筋的60%,且梁通長筋不宜小于總筋的1/4。寬扁梁還需驗算梁柱節(jié)點核心區(qū)的受剪承載力,由內(nèi)核心區(qū)和外核心區(qū)共同作用,承擔(dān)的剪力比例按照內(nèi)外核心區(qū)梁縱筋面積的比值分配。寬扁梁的柱外核心區(qū)需要附加水平箍筋和豎向拉筋。需要注意邊框架梁的寬度,要滿足寬扁梁未穿過柱截面的縱向受力筋的錨固長度,即0.6 倍的抗震設(shè)計時受拉鋼筋基本錨固長度。

        2.4 施工注意事項

        根據(jù)《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》(住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部令第37 號),對施工過程中危險性較大的環(huán)節(jié),設(shè)計應(yīng)該做出提示,確保施工安全。本案例中,加腋板根部板厚500mm,梁截面1100×700mm,砼模板支撐工程的施工總荷載設(shè)計值≥15kN/m2,荷載過大,屬于危險性較大的分部分項工程,其專項施工方案應(yīng)在施工前進(jìn)行專家論證。同時,加腋斜板部分支模架搭設(shè)時,鋼管高度不一,木方斜向切割,存在一定施工難度和木方周轉(zhuǎn)問題,需要施工單位重點注意。

        3 結(jié)語

        寬扁梁加腋板由于取消了次梁,有效地提升了使用凈空,方便滿足冷庫內(nèi)管線鋪設(shè)和制冷通風(fēng)的要求,提升倉儲容量。有梁加腋板相較于無梁樓蓋,有較大的平面外剛度,在地震作用中有更多的結(jié)構(gòu)冗余度,偏向安全。同時,在做嵌固端、柱網(wǎng)不規(guī)則等不能使用無梁樓蓋的情況下,寬扁梁加腋板可以作為有效的代替方案。因此,在多層冷庫中,寬扁梁加腋板是一種安全經(jīng)濟(jì)、美觀合理、增加有效倉容量的結(jié)構(gòu)形式。

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