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    地下车库中无梁楼盖结构设计中若干问题的探讨.pdf

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    地下车库中无梁楼盖结构设计中若干问题的探讨.pdf

    第6卷第1期 2014年2月 V01.6 No.1 Feb.2014 地下车库中无梁楼盖结构 设计中若干问题的探讨 陈向东 中联环建文建筑设计有限公司,北京100098 【摘要】根据笔者多年的设计经验,本文阐述了无梁楼盖结构在计算、配筋及制图中应注意的若干问题,以供设 计参考。 【关键词】无梁楼盖;构件尺寸;计算方法 【中图分类号】TU375.2;TU311.4 【文献标识码】A 【文章编号】167474612014Ol一0082一o4 无梁楼盖广泛应用于工程建设中,特别是地下 车库,由于其施工简便,能有效增加楼层净高,减少 开挖深度而受到业主的欢迎,下面笔者以近年来对 此类结构进行设计的经验,对设计中要遇到的一些 结构问题进行探讨。 1 无梁楼盖各结构构件尺寸的经验取法 1.1无梁板厚的取值 无梁板厚的确定可以参考文献1。以非预应 力的有托板楼板为例,文献l推荐的板厚为不宜小 于长跨跨度的1/35,若柱距为8 m,即板厚不宜小于 250 mm。需要指出的是,对于一般的室内停车、办 公、餐饮等功能的房间,这个厚度是合理的,但若是 板上有覆土、消防车荷载或其它较重的荷载时,则 板厚应适当加大,比如笔者在某项目中8.1 133.的柱 距,2 m的覆土,取板厚为400 mm,板太薄则冲切计 算及板配筋计算都会有问题。 1.2柱帽的取值 柱帽的尺寸是与顶板厚匹配的,是根据柱对顶 板的冲切、顶板配筋、设备专业管线综合等各方面 条件而综合确定的。一般有如下几种形状可选择 1锥形2矩形3上述两种形状的组合,一般变阶 不超过2次。 柱帽的作用有两个一是减小板的计算跨度, 笔者推荐使用矩形柱帽,主要原因有两个1 施工方便;2常用的Slabcad进行配筋计算时无法 考虑锥形部分的高度。所以优先选择矩形,若冲切 不满足时,可在柱根处局部锥形变阶。 1.3柱尺寸的取值 对于非抗震结构中的柱,主要以满足轴压比为 主,对于抗震结构中的柱,则还要满足抗震的需要。 对于大面积地下车库而言,与主楼相接的2~3跨外 的柱一般可按非抗震考虑,柱配筋一般均为构造配 筋,所以柱的成本增长主要考虑柱的混凝土用量及 标号的关系,以及柱本身占的建筑面积对建筑可用 面积的影响。如果项目对柱间净距要求比较高时, 可适当提高柱的混凝土强度等级以减小柱截面。 经成本核算,柱的截面尺寸对造价的影响大于 强度等级的影响,所以轴压力满足规范要求的前提 下,柱截面最小是较经济的选择。 下面是经方案比选给出的8m8m柱网经济组 合的建议 表1无消防车荷载时8 Illx8 in柱网经济组合建议 降低板配筋;二是保证柱对顶板的冲切。 见表2 【作者简介】 陈向东1982一,男,工程师,国家一级注册结构工程师。主要研究方向混凝土结构设计。 地下车库中无梁楼盖结构设计中若干问题的探讨 83 表2有消防车荷载时8 m8 m柱网经济组合建议 1.4墙厚的取值 地下车库的墙主要包括地下外墙、人防墙、风 井外墙、楼梯外墙等。墙厚除要满足外墙挡土、人 防等要求外,一般还要考虑与顶板厚度的匹配,比 如板厚取200 mm,则墙厚以取250300 mm为宜; 板厚取400 mm,则墙厚以取300400 mm为宜。一 方面是保证墙能对顶板有一定的约束,一方面是便 于无梁楼板钢筋的锚固。因为通常希望板的钢筋 在墙内能有0.4 L L 的水平长度,以板混凝土 C30,非抗震设计为例,核算公式如下 B墙一30I0.4L 0.4x35d 计算结果统计如表3 表3非抗震时的水平板筋锚固要求 ≥226 ≥254 ≥282 所以,墙厚的尺寸是与板钢筋的直径相关的, 由于柱上板带在柱帽处的附加钢筋通常较大,直径 一般在20 mm以上,所以笔者推荐墙厚尽量在300 mm以上。 2 无梁楼盖结构的计算要点 地下车库无梁楼盖的计算主要包括如下若干 方面。 1墙、柱等竖向构件; 2局部框架梁、封边梁、次梁的计算; 3柱帽处计算,也即柱对顶板的冲切计算; 4顶板的配筋计算。 其中前两者是通过整体计算得到结果,后两者 是通过对无梁顶板的计算得到结果。 3整体计算的方法 无梁楼盖结构的整体计算是在Setwe中进行 整体分析的。首先在Pmcad中建立整体模型,以 虚梁或等代框架梁连接柱网,布上楼板、荷载等, 再进人Setwe进行整体计算,得到墙柱的结果。竖 向构件除考虑地震等水平作用或活荷载不均匀布 置等情况会有计算配筋外,其它情况一般均为构 造配筋。 这里需要注意几个问题 1无梁楼板应设为弹性板6。由于Pkpm默认 楼板为弹性膜只能真实计算楼板的平面内刚度, 当设为弹性板6真实计算楼板的平面内和平面外 刚度,才可以考虑楼板对墙柱的刚度。 2采用虚梁时,宜加密梁格,比如8 Ill的柱网, 划分为3~4个格,这样可以使无梁楼板的刚度对柱 的约束更真实。 3采用等代框架梁时,由于Pkpm不能扣除梁 板重叠部分的梁自重,宜人工扣除。这里有两种方 法。一是在输面荷载时,人为少输一些;二是在梁 上输一个向上的线荷载,把梁自重抵消掉。另外, 由于Pmcad输不了柱帽,若想考虑这部分荷载,可 以在柱上加一个点荷载,也可以面载加大一点来简 化处理。 4无梁楼板的计算 对无梁楼板的计算,有许多种方法,具体可参 见文献1 Ll 中的详细描述。 下面归纳如下 1经验系数法 人工计算出各截面的弯矩,再按一定系数分配 到柱上板带和跨中板带,再得出配筋结果。这种方 法需要大量的人工计算,且仅适合于规则的柱网。 2等代框架法 将板简化成一定宽度、厚度同板厚的框架梁, 得到该等代框架梁的弯矩后,按一定系数分配到柱 上板带和跨中板带,再得出配筋结果。这种方法同 样需要大量的人工计算,且仅适合于规则的柱网。 3理正工具箱计算法 原理同法2,只不过用小程序来实现计算,能 直接得到柱上板带和跨中板带的验算结果。同样 也只适用于规则的柱网。 4Slabcad有限元计算法 Slabcad是接力Pmcad和Setwe进行无梁楼板 设计的程序,可以把竖向荷载和从Setwe读来的水 平荷载进行组合,然后进行有限元设计,并且可以 方便地得到柱上板带和跨中板带的计算结果。适 用于各种复杂的情况。 5Etabs、sap2000计算法 类似于Slabcad,也是有限元计算,得到内力和 配筋的计算云图。只是输出板带的配筋数据不太 方便。作为国际权威计算软件,同样适用于各种复 杂情况。 笔者推荐用Slabcad进行计算,这主要是现在 地下车库有时候柱网不是完全规则,外墙轮廓有时 也比较复杂,有时还要开比较大的风井和楼梯间, 剪力墙筒的布置也比较灵活。Slabcad能够直接给 出板带的配筋和柱的冲切计算结果,满足设计的要 求。另外,可以在规则的柱网处取几个有代表性的 截面进行理正核算。经比较,这几种方法的计算结 果基本是吻合的。 5一些有争议问题的探讨 5.1地下室外墙沿线可不设柱、柱帽及柱上板带 笔者认为沿地下外墙为板的剪切控制,可以不 设柱帽。如果边跨较小,可以不设边柱及柱帽,如 果边跨的跨度接近标准柱网,可设边柱及柱帽,但 这也不是为了冲切要求,而是因为边跨的边支座为 半固半铰,跨中底钢筋会大一些,若没有柱帽则计 算跨度会更大,底筋相应也更大,设柱帽后会使边 跨与内跨的配筋相协调。 另外,由于此处有外墙作为板的支座,所以也 没必要设置柱上板带。 5.2 Slabcad中的结果取至柱边是合理的 配筋截面的选择有三种意见1柱边;2柱帽 边;3上柱两点的中点或是中间的某一人为经验指 定点。 笔者认为算至柱边是合理的。理由如下 1Slabcad柱边弯矩是全板带宽度的积分 ,不 是最大值,这是合理的。有人认为柱边弯矩过大, 应当削峰,或人为指定一个柱边与柱帽边之间的某 个点作为配筋截面,这是不合理的,因为Slabcad在 配筋计算时已经对柱边弯矩进行了积分,这就相当 于了削峰,再远离柱边取点是偏不安全的。 2Slabcad柱边配筋截面的选择是合理的。 Slabcad的配筋截面不考虑锥形部分,这种简化也基 本是合理的,因为如果是在矩形柱帽基础上为了冲 切要求再加的二阶锥形柱帽,如图1所示,此部分柱 帽在全板带宽度内所占比重很小,另外矩形柱帽一 般占柱上板带宽度的比例较大,所以直接取矩形柱 帽的尺寸作为计算截面是合理的,也是偏安全的。 。 矩形醐胡 \ / 图1柱帽计算截面示意图 6制图中的一点问题 6.1 暗梁 对有抗震要求的无梁楼盖可在柱上板带中设 置暗梁,并满足一定的尺寸及配筋要求,这主要是 建筑抗震设计规范 要求的。对于非抗震的纯 地下车库而言,笔者认为可以不设置暗梁以简化 施工。 6.2柱上板带附加上铁的伸出长度 附加上铁的长度应满足受力要求并力求节 约简洁,笔者推荐,柱上板带在柱顶的附加上铁 伸出柱边不小于净跨的1/3,跨中板带附加上铁 伸过轴线不小于柱网长跨的1/4_4j Es]。经与有限 元计算结果比较,上述钢筋的断点是满足计算要 求的。 7 结论 经过上述探讨,我们可以得出如下结论 1无梁楼板的厚度是与其所受荷载和跨度相 匹配的,合理的厚度有利于满足柱的冲切要求及板 自身的配筋要求。 2柱的尺寸一般是以轴压比控制的,适当提高 混凝土强度以减小柱断面是经济的。 3墙厚宜与顶板厚度相匹配,顶板较薄时,宜 取250mm以上;顶板较厚时,宜取300mm以上。 地下车库中无梁楼盖结构设计中若干问题的探讨 85 4为减化施工及计算方便,对于小尺寸柱帽尽 量直接取矩形。 5无梁楼盖的整体计算以Setwe为主,楼板自 身的计算推荐使用Slabcad。 6地下室外墙沿线可不设柱、柱帽及柱上板 带,即使设柱帽也是为减小跨度,降低板配筋的 目的。 7Slabcad中的结果取至柱边是合理的,因为柱 边的弯矩是积分的结果,而且计算截面也取的比较 合理。 8非抗震的无梁楼盖可以不设暗梁。 以上是笔者进行无梁楼盖设计的一些经验,希 望抛砖引玉,对各位同行有所帮助。 参考文献 [1]何郎平,地下室无梁楼盖结构设计要点探究,城市建 设理论研究,201224 [2]地下室结构选型与设计优化,工程建设与设计,2010 8 . [3]中国建筑科学研究院,钢筋混凝土升板结构技术规 范,1991 [4]建筑结构专业技术措施,北京市建筑设计研究院,中 国建筑工业出版社 [5]中国建筑科学研究院,钢筋混凝土升板结构技术规 范,1991 [6]复杂楼板分析与设计软件SLABCAD用户手册,中国 建筑科学研究院,201 1 [7]GB 500112010建筑抗震设计规范 [8]川07G03混凝土无梁楼盖图集,四川省建设厅 [9]11G1011混凝土结构施工图平面整体表示方法制图 规则和构造详图现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板, 中国建筑标准设计研究院 [1O]江见鲸,钢筋混凝土结构非线性有限元分析,1994 Discussion on Several Problems in the Structure Design of Slab-column System Chen Xiangdong United ArchitectsEngineers Co.,Ltd.,Beijing 100098,China AbstractAccording to the design experiences,this paper expounds some problems in the slab-column system design in the areas such as calculation,reinforcement and drawing.This paper Shows the experience value for structure members,reveals a recommended for calculating the whole structure and the fiat floor,pres- ents conclusions that ColumnCaps and column strips needn’t to be set up along the shear wall,and reveals reasons for taking the Slabcad results to the edge of the columns. Key WordsThe Slab-column System;Member Size;Calculation 一“0Illl J l-。”II11,4o.11i,.4OIItl* 一 |_。’ 一’‘ “IIhl- h q ‘III”IIII 。IIh。’ll ’‘ ‘。 l-。‘.1 I一’hv l一。lIr l hv“ “E. “ “lll I “ I1一 I一 ‘” I“ .1“ III h PIIh 第十六届中国科协年会征稿启示与参会通知 第十六届中国科协年会将于2014年5月2426日在云南省昆明市举行,由中国科协和云南省人民政府联合主办。本届 年会共设立18个学术交流分会场,其中第7分会场由中国图学学会承办,由中国图学学会土木工程图学分会负责组稿及会议 组织实施。分会场主题是“绿色设计与制造信息技术创新论坛”。热诚欢迎学会理事、会员、有关高校、科研院所、企业的学者 专家踊跃投稿、积极参与。征集的论文由中国图学学会土木工程图学分会组织相关专家评审。优秀论文将同时推荐到土木 建筑工程信息技术上发表。请通过中国科协年会网络平台http//2014.cast.org.cn注册个人信息、提交论文。也可将论文 提交到土木建筑信息技术期刊编辑部,注明“科协年会论文”。有意向参会的人员请同时提交分会场报名表。 论文征集土木建筑信息技术编辑部责任编辑樊毅飞 电话010-64517910邮箱tmxxjs163.com

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