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    加腋整间大板结构的设计及应用.pdf

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    加腋整间大板结构的设计及应用.pdf

    第7期 2008年7月 广东土木与建筑 GUANGD0NG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING No.7 JUL 2O08 加腋整间大板结构的设计及应用 彭丽红 张元坤 广州容柏生建筑工程设计事务所 广州510170 摘要对加腋整间大板结构进行全面论述.从结构受力、施工难易程度、建后效果和经济性等方面阐述其优点 并对该结构形式的应用及设计提出指引性意见。 关键词整间大板;人防顶板;露天顶板;截面取值;内力计算;配筋形式 1加腋整间大板结构的定义 在现浇混凝土 结构的柱网中.仅 设轴网上的框架梁 而不设其他次梁、 楼板由带有斜腋的 平板所组成的楼盖 结构.称为加腋整 间大板结构.如图1 所示 兰 /’ \ √/ \ / \ ; r . ; } j j 一 一\ ./ \ \ / Tf 2 加腋整间大板 结构的优点 图1 加腋整间大板结构示意图 在某些由于承受楼面荷载较大或防水抗渗要求 而需要设计较厚楼板的楼层.采用加腋整间大板结 构,具有全方位的优越性,包括 2.1构件受力合理 首先对于楼板来说,既然楼层需要较厚楼板.为 了充分发挥厚板的承载能力强度和刚度,其板跨 可尽量地大。如按1/35高跨比设计.则200 250mm 厚的板跨可达7.0 8.75m.若在平面外刚度很大的平 板中加设任何形式的次梁单向次梁、十字交叉梁或 井字交叉梁等.对于厚板的受力都是无助的 加腋 整间大板也可看作双向拱的拱壳空间结构.虽然设 计中仍以平面板构件对待.但从外形及受力机理来 说。其空间结构作用是明显的.而空间结构的受力性 能是优于平面构件的其次对于框架梁来说.整问大 板传来的荷载尽管不是均布的.即使是三角形或梯 形荷载,总比布置次梁传来的集中荷载均匀得多.框 8 架梁中的弯矩峰值.前者比后者要小.在框架梁中产 生的弯矩分布.前者比后者更均匀.框架梁各截面的 性能得到充分利用.从而发挥了框架梁的承载能力。 2.2施工方便快捷 不设次梁平板,无论是模板安装,还是制作、绑 扎钢筋等工序都省料省工.这是显而易见的,为工程 缩短施工工期提供了有利条件 2_3室内空间观感舒畅 可以想象.在不设吊顶的室内上空,即使有水电 消防管线的架设.但由于不存在次梁.室内空间的观 感要简洁、清爽得多.这为使用者在视觉观感方面创 造了良好的空间环境。 2.4经济技术指标较优 从结构受力基本原则衡量.如果结构构件受力 合理、截面选取合适、构件内力分布均匀,则技术经 济指标较优.加腋整间大板结构符合此原则。与常规 结构布置相比.加腋整间大板结构的梁板混凝土用 量略少.而构件总配筋用量远少于加设次梁的常规 结构.详见后述 3加腋整间大板结构合适的应用部位 综上所述.加腋整间大板结构适用于承受楼面 荷载大或由于防水抗渗要求而需要较厚楼板的楼 盖 对于民用建筑来说.需较厚楼板的楼盖最典型的 部位应为人防地下室顶板、厚填土的地下室顶板或 裙楼顶板等 3.1人防地下室顶板 不论是防常规武器还是防核武器的人防地下 室.其顶板所承受的爆炸等效荷载都非常大,板厚自 然要大.加上防辐射要求,其板厚都在200mm以上, 承受如此大楼面荷载的厚板结构,如再在柱网中加 2008年7月第7期 彭丽红等加腋整间大板结构的设计及应用 JUL 2008 No.7 设任何形式的次梁都无法发挥厚板的固有承载能 力.不仅构件受力不合理.而且会造成结构技术经济 指标的上升.因此人防地下室顶板采用加腋整间大 板结构是最合适且合理的 3.2厚填土的露天顶板 此部位的楼面由于厚填土使得其楼面荷载特别 大,其次由于景观、绿化原因而使露天顶板经常与水 接触.该处楼板有防水抗渗要求而需要有相当大的 板厚.因此从结构构件受力和经济性方面权衡.厚填 土的露天顶板同样适合采用加腋整间大板结构 有的工程设计。将人防地下室顶板和厚填土露 天顶板两个部位采用施加预应力.企求以预应力来 抵抗重荷载产生的构件弯矩 对于前者.由于楼板 等效荷载是罕见的瞬间荷载.如按常规设计以曲线 形布置预应力钢筋.由于等效荷载并未发生,故在梁 板的跨中会产生反拱作用而致使构件上表面隆起. 造成找平困难或者表面出现裂缝而影响使用对于 后者.该部位的施工顺序是先施加预应力.后进行填 土.其时间差同样会导致构件表面反向起拱或出现 裂缝.因此严格细究.此两部位采用预应力都是不合 适且有害的 4构件截面取值及配筋形式 平板厚度根据柱网及板面所承受荷载大小确 定.一般取200 250mm.防护等级较高的人防顶 板厚度可能会更大些加腋高度一般为平板厚度 的1.5~2.0倍。加腋长度为板净跨的1/5~1//6 与 其相配称的框架梁一般宜为宽扁梁或扁梁.以取 得更大的层净高.而较大的梁宽则可保证受拉钢 筋的合理排列,从而保证其有效计算高度h。。当 框架梁的跨度较大致使支座弯矩较大时.则可考 虑框架梁端部加腋。以减少钢筋量并改善支座处 的配筋状况。 平板底筋采用双向钢筋网.钢筋间距取 150或200。端部与板加腋部位的构造斜筋交 叉锚接如图2。由于加腋部位为板的受压区。 故斜筋的直径可比平板底筋小1~2级. 间距与平板底筋相同.当平板底筋的间 图2端部与板加腋部位斜筋的锚接 距为100时,则斜筋可隔根放置,间距为200;板 面筋为双向通长钢筋网,间距宜取200,当板支座弯 矩较大时,再加间距为200的短筋,短筋每侧长度 可为柱网尺寸的1//5。 5加腋整间大板的内力计算 加腋整间大板是变截面平板.它不能采用一般 方法来计算其板跨中和支座处的内力.到目前为止 也拟合归纳不出以跨度、平板厚度、加腋尺寸为参数 的简易公式或经验公式来计算其内力 实际设计中. 需采用ETABS程序的有限元分析方法来计算其各 部位的内力。从而得出其配筋规格。虽然计算方法较 为复杂。但在计算程序应用较盛行的时代.这并非难 事.该法的计算结果对于加腋整间大板这种简单的 构件,其准确度和可靠度可达到设计要求。结构计算 中还须注意.对于框架梁跨中.由于加腋处厚板为其 受压区.如将此因素考虑在内.则框架梁跨中弯矩将 大大减少,从而使其梁底筋配量更合理且更经济 6加腋整间大板与常规结构的技术指标比较 采用相同的设计条件,即柱网8.4m8.4m.板厚 h200mm,板面使用荷载35kN//m ,下转第15页 表1厚楼板结构的材料指标比较 次梁6 加腋板 2----400 x650 300 x600 h1150350 9 t_●,割 ●』 -f- ● ● 21108年7月第7期 广东土木与建筑 JUL 2008 No.7 2.16围檩抗弯强度验算 围檩水平间距为3.0m。按两端固端计算。 M M q/V12一196.1x3.02//12一147.1kNm 士 05 179.8 215N/mm2x779x10 1. 3。 一‘ 式中 为截面塑性发展系数,对I字形截面 1.05, 300 x2OO的H型钢W x779cm 。 3.4基槽支护设计成果 根据上述设计计算.开挖深度≤6.0m的基槽采 用长9.Om的拉森Ⅱ钢板桩.开挖深度大于6.Om的 基槽采用长12.Om的拉森Ⅱ钢板桩。采用2道支撑, 围檩、支撑均采用300 x2OO的H型钢,钢板桩顶基 本与地面齐平.支撑分别位于桩顶下1.2m和4.5m 处.水平间距3.0m,钢板桩入土深度为3.O 5.4m。 3基槽底部验算按钢板桩长度9m计算4施工应用 3.1基槽底部抗隆起验算 根据文献[3],基坑底部抗隆起验算公式为 K 垡 旦旦翌 里 一27-/_/2.Katano4hc q7H ’ q7Hh 式中日为桩的深度; 为基槽的最大开挖深度。代 入各参数值.得 1.44≥1.0,满足要求。 3.2基槽底管涌验算 6 5 满足要求 式中 为地下水位至槽底的距离,即地下水形成的 水头差t为桩人土深度。 3-3基槽底控制渗水量计算 基槽开挖长度按100m计 QK A 535.7m3//d22.3m3//h 式中Q为基槽内单位时间的渗水量mVd;K为土 的渗透系数,根据地质资料,粉细砂K8m//d;A为 桩闭合所构成的槽底面积m;i为水头梯度; 为水 头差m;t为桩人土深度m。 考虑到钢板桩施工质量因素,将渗水量放大2倍 即每100m基槽的的渗水量为22.3x366.9m /h,基 槽开挖可以采用5-6台功率2.2kW、流量20m3//h的 潜水泵进行明排水施工。 在A5一19~32管段.按照以上基槽支护设计方 法进行计算.不但解决了地下工程的挡土问题,还只 采用明排水而未采取其他降水措施.如井点降水等, 不但很好地将地下水控制在施工许可范围内,还节 约了成本.提高了施工速度,施工进展非常顺利,达 到了安全、高效、环保的目的。 本文系统地建立了拉森钢板桩在管道基槽支护 中应用的设计方法与简易手算计算模型.并经过实 践检验.证明该法是安全可靠的。 参考文献 [1]余志成等.深基坑支护设计与施工[M].北京中国建筑 工业出版社.2Oo4 [2]本书编写组.建筑结构静力计算手册[M].北京中国建 筑工业出版社 [3]江正荣.建筑施工计算手册[M].北京中国建筑工业出 版社.2007 [4]DBJ/T 152097广东省标准 建筑基坑支护工程技 术规程『S1 上接第9页 混凝土强度等级C30,钢筋Ⅲ级。但采用不同的结构 腋整间大板结构最少,其他加次梁的楼盖均略多;ffJ 布置,即①加腋整间大板;②十字交叉次梁;③井字 钢量方面也是加腋整间大板结构最少,其他加次梁 交叉次梁。 楼盖均比其增加多达30%左右。 从表1可见.一个柱网的楼盖混凝土用量以加 15

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