现浇混凝土空心无梁楼盖技术设计探讨.pdf

文章编号:100926825(2005)2120089202 现浇混凝土空心无梁楼盖技术设计探讨 收稿日期:2005207220 作者简介:马 亮(19782 ) , 男,1999年毕业于武汉理工大学工民建专业,助工,山西省建筑设计研究院,山西 太原 030001 李晓霞(19772 ) , 女,1998年毕业于大同高等专科学校工民建专业,助工,山西省建筑设计研究院,山西 太原 030001 马 亮 李晓霞 摘 要:结合具体工程实例,介绍了现浇混凝土空心无梁楼盖体系的设计原理、 计算方法、 构造措施,指出该体系与普通 框架结构相比,具有诸多优点,该技术有着广阔的应用前景。 关键词:空心无梁楼盖,设计,计算,框架梁 中图分类号:TU756. 44文献标识码:A 1 工程概况 太原市电力学校2号教学楼,地处太原市晋祠路与晋阳湖街 十字路口的东南角,太原电力学校院内西北角。该工程为框架结 构,其中地下1层,地上6层,北侧长61. 0 m ,西侧长65. 0 m ,宽 约15. 5 m ,呈 “L” 型,总建筑面积11 000 m2。北侧东部为6层阶 梯教室,跨度尺寸为15 m15. 3 m ,以下仅介绍该工程阶梯教室 段的大跨度楼板采用现浇混凝土空心无梁楼盖技术( GBF高强薄 壁管)的设计计算方法。 2 结构方案的选择 该工程建筑场地土为中软场地土,场地类别 类,抗震设防 烈度为8度,设计地震加速度值0. 20g。由于建筑使用功能上的 需要,该工程有以下几个特点: 1) 阶梯教室段需要大而灵活布置的空间,跨度尺寸为15 m 15. 3 m。 2) 由于建筑层高的限制以及使用上对房间净高度的需要,结 构梁的高度不能超过650 mm。 3) 阶梯教室楼面使用荷载较大,活载为3. 5 kN/ m2。 根据以上特点,跨度大而梁高又受到限制,荷载较大,为解决 这些问题,采用了现浇混凝土空心无梁楼盖技术。 3 现浇混凝土空心无梁楼盖的设计与计算 4) 在现浇钢筋混凝土挑檐上应设置伸缩缝,伸缩缝间距不大 于20 m ,其缝的宽度不应小于20 mm ,用弹性油膏嵌缝填实,或用 沥青麻丝和油膏嵌缝填实。 3. 3 采用构造措施抵抗温度应力,防止裂缝 1) 房屋顶层端部墙体内适当增设抗震构造柱,是控制墙体产 生温度裂缝的最有效方法。因在墙体中增加构造柱可以提高砖 砌体的抗剪强度10 %30 % ,约束砌体,使之有较高的变形能 力,除抗震要求外,还能减轻砖砌体的温差裂缝。包括内纵墙体 中也要增设抗裂构造柱。 2) 除房屋四角必须设置抗震兼抗裂构造柱外,还应视屋面长 短增设抗裂构造柱,考虑洞口上下角有应力集中,在顶层房屋两 端纵墙上第一、 第二个洞口外侧增设抗裂构造柱。完全作为抗裂 的构造要求,只需在顶层墙体中设置,上下端分别锚入楼面与屋 面的圈梁内,断面不宜小于240 mm240 mm ,配筋不小于412。 3) 顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M5。对于完全暴露于 室外的女儿墙砌筑砂浆强度等级不低于M7. 5 ,选用和易性好的 水泥白灰混合砂浆,不宜用水泥砂浆。 4) 女儿墙应设置构造柱,构造柱间距不大于4 m ,并应延伸至 女儿墙顶并现浇钢筋混凝土压顶(压顶断面墙宽 120 mm)整浇 在一起,以增强抗裂能力。并在女儿墙泛水高度范围内设置水平 墙拉筋1道2道和竖向墙拉筋,每米一根 6钢筋。 5) 从抵抗温度应力出发,顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土 圈梁,并沿内外墙拉通,房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水 平钢筋。或将屋面板下的圈梁往下移到门、 窗洞上口兼做过梁可 减少斜裂缝,在圈梁上的砌筑砂浆强度不应低于M5 ,在水平砖缝 中增设 4的钢筋网片,并和构造柱拉结。 6) 在二层大开间住宅和混凝土砌块房屋顶层和底层中,要设 置通长的钢筋混凝土窗台梁,窗台梁的高度宜为块高的模数,纵 筋不小于410 ,箍筋 6 200 ,混凝土强度等级为C20。 4 结语 当设计采用平屋面砌体结构时应对其温度收缩应力进行验 算,如不能满足要求,必须采取以上有效措施。 对温度裂缝的治理要采取放、 防、 抗兼施的综合措施。要求 设计人员在设计时,不仅要考虑是否符合抗震规范的要求,还应 考虑温度应力的影响,这样才能有效控制和避免砖混结构温度应 力引起的墙体裂缝问题的发生。另外,施工企业应严格遵守 砌 体工程施工规范 中有关规定和按设计图纸要求施工,严禁擅自 降低材料质量标准和顶层砂浆强度等级;应采用 “三一” 砌砖法。 对墙体要做湿养护,并在冬期采用保暖抗冻措施。 参考文献: 1GB 500322001 ,砌体结构设计规范S. Reasons caused the cracks on the top wall in masonry2concrete building and preventive measures QI Zhi2wei Abstract :Based upon analysis on the phenomena and characters of the cracks in the wall of masonry2concrete buildings , the reasons caused the cracks are studied; at the same time corresponding comprehensive prevention and treatment measures are proposed to prevent and eliminate cracks to meet the requirements on normal service functions of buildings. Key words : temperature crack , preventive measure , temperature stress 98 第31卷 第21期 2 0 0 5年1 1月 山 西建筑 SHANXIARCHITECTURE Vol. 31 No. 21 Nov.2005 3. 1 现浇混凝土空心无梁楼盖体系设计原理 空心无梁楼盖体系按 “空间等代框架结构” 设计计算,柱与柱 之间暗梁,通过现浇实心暗梁与现浇空心楼盖上下翼缘紧密结合 形成加强的扁框架梁。空心无梁楼盖沿顺管方向为 “工” 字形截 面,有可靠的传力保证;在垂直管方向由于楼板内配置了肋间钢 筋可形成空间桁架的传力体系,但在最薄弱处仅存在上下翼缘, 为了保证上下翼缘能共同工作,空心管的排放为1 m一根对接, 对接处留50 mm的肋,在肋间配置适量钢筋增强楼板整体性。 从设计方面考虑,空心无梁楼板不同于普通有梁板体系中的 楼板,普通有梁板体系中的楼板参与抵抗水平地震作用是通过调 整梁刚度放大系数考虑,在设计计算和构造措施方面楼板本身是 不做抗震设计的,仅考虑承受垂直荷载,其内力可通过静力计算 手册查得,而空心无梁楼盖由于板厚h很大,本身可直接参与抵 抗水平地震作用。通过暗梁和现浇的空心楼盖形成加强的扁框 架梁,楼板其本身在靠近柱和暗梁的一定范围内是框架梁的一部 分,此范围内的楼板是按照框架梁进行设计的。柱和柱之间形成 加强的扁框架梁其等效刚度不亚于常规结构框架梁的刚度,加强 的扁框架梁自身有足够的刚度传递水平地震力,关键在与柱的联 结传递水平地震力。楼板与柱联结节点如图1所示。 以Y方向框架梁与柱联结为例: Y方向的 “工” 字形框架梁上的弯距一部分通过柱宽范围内 的暗梁直接传递给柱,柱宽范围外的等代框架梁的弯矩先传至X 方向的框架梁上,在X方向框架梁上 ( Y 方向框架梁的宽度范围 内)产生一个等同梁端弯矩的扭矩,通过此扭矩Y方向框架梁的 内力可有效传递给柱。采用空心无梁楼盖体系必须考虑柱周围 实心暗梁的抗扭承载力,通过计算后在实心暗梁内配置相应的抗 扭箍筋和纵筋,就能够保证水平力有效传递。 3. 2 现浇混凝土空心无梁楼盖体系计算 一般楼板与柱子共同工作的范围取每侧跨度的L/ 4。 在双向受力体系的计算上仅考虑楼板的上下翼缘作用,不考 虑腹板的刚度,无论是从理论计算还是在实验验证方面,考虑腹 板的刚度与仅考虑上下翼缘的刚度这两种情况下刚度相差12 % 左右,相差不大。这样一来,双向受力体系中的传力骨架事实上 是实心暗梁与空心楼盖上下翼缘紧密结合的扁框架梁。 仅考虑上下翼缘的空心楼板按等刚度的原则代换成同厚实 心板的宽度可按乘折减系数0. 7估算。 实际输入计算程序中的梁截面尺寸为5 550600 ,算得配筋 结果即为柱上板带楼板的配筋,按 升板规范 此配筋应均匀分布 在柱上板带的范围内,采用空心楼盖体系则集中配置在暗梁内, 通常取此配筋的70 %分配到暗梁内,此计算配筋结果的70 %按 一排布筋所需要的合适宽度即为暗梁的宽度。 楼板的计算按跨中板带简化成 “#” 字形次梁计算,以该工程 来说,次梁把15 m等分为6格,输入电算程序中实心次梁宽度取: 跨中板带宽度 5 刚度折减系数=次梁宽度。 其中,刚度折减系数沿顺管方向及垂直管方向计算。 以顺管方向为例,600 mm厚空心楼板的刚度折减系数计算: I= 5506003/ 12 - 0. 049 15004= 6 831 250 000 按等刚度的原则代换成同厚度的矩形截面,矩形截面宽度 为:B= 12I/ 6003= 380 mm顺管方向550 mm宽度的空心楼板 等刚度代换成矩形实心截面时,其刚度折减系数为:r= 380 550 = 0. 691。 该工程15 m15 m其跨中板带的宽度为7. 5 m ,顺管方向按 等刚度的原则代换成实心矩形截面的宽度即为7 5000. 691 = 5 183 mm。分成五根次梁后每根次梁的宽度为1 037 mm。垂直 管方向仅考虑楼板上下翼缘的刚度,其刚度折减系数也可按上述 方法得出,两方向刚度相差不到10 % ,在垂直管方向也可算得五 根次梁的宽度。 计算后得五根次梁的配筋结果相加之后分配到跨中板带范 围内即为楼板的配筋: B= ( A s1+As2+As3+As4+As5 ) / 5。 3. 3 现浇混凝土空心无梁楼盖体系构造措施 1) 框架暗梁宽度不宜大于柱宽+ 3倍暗梁高度;框架暗梁纵 筋应一排放置,且应保证不少于50 %的纵筋穿过柱子;框架暗梁 支座纵筋在梁跨度的1/ 3和1/ 4处分两次截断;框架暗梁梁端箍 筋加密区长度抗震等级二、 三级取2. 0h,一级取2. 5h,且应满足 楼板抗冲切及抗扭验算要求;暗梁内箍筋闭合处应设置在混凝土 受压区内。 2) 楼板中GBF管净距取50 mm; GBF管顶管底混凝土厚取 0.1h0.2h( h为板厚 ) , 且不少于40 mm ,对于有暗埋线管的楼 面不得少于50 mm;GBF管离梁边预留孔洞边应不少于50 mm; 空心楼板中给排水管预留洞、 烟道预留洞处GBF管断开,板钢筋 绕预留洞伸入支座,对于钢筋无法绕过预留洞的可将钢筋切断, 但应在预留洞两边补足钢筋,且伸入支座;卫生间楼板下凹时,则 在凹板边设暗梁,与GBF管平行的暗梁伸至框架梁支承,另一方 向设至凹板边,凹板用吊梁支承。 4 结语 现浇混凝土空心无梁楼盖体系与普通框架结构相比,其使用 功能优良;楼板平整,无需吊顶,层高降低,节约了装修费用;自重 轻,空心率为30 %40 %,施工中减少了模板的损耗、 少了支拆模 板的人工费用,经济方便,所以该技术有着很好的推广应用前景。 Design of cast2in2place concrete hollowno2girder floor MA LiangLI Xiao2xia Abstract : Combined with specific engineering , it introduces design principle、calculation method and structure of cast2in2place concrete no2gird2 er floor , points out it has many merits comparing with frame structure , and its application foreground will be extensive. Key words : hollow no2girder floor , design , calculation , frame girder 09 第31卷 第21期 2 0 0 5年1 1月 山西建筑