有柱帽无梁楼盖计算及在人防车库工程中应用技术论文_任宪冰1, 黄健2,,项玲芳3

摘要: 人防车库为有效提高结构净高,有时会采用有柱帽无梁楼盖,在地震作用下,无梁楼盖体系板柱节点是抗冲切和抗震的薄弱环节,节点的破坏是导致结构倒塌的主要原因,因此,板柱节点处需按有限元方式导荷并采用有限元方法计算,由于大部分荷载直接通过柱帽传给柱,故可大大减少梁截面尺寸,有利于节省空间,减低层高,减少土方开挖量。

关键词: 有柱帽无梁楼盖 盈建科 抗冲切要求 板厚较厚 降低净高 管线排布

一.前言

无梁楼盖是由楼板、柱和柱帽组成的板柱结构体系,楼面荷载直接由板传给柱及柱下基础。因此这种结构缩短了传力路径,整体性号,增大了楼层净高,并且支模简单,节约了施工模板,钢筋绑扎方便,施工快,方便管线布置和设备安装。但板柱结构抗弯刚度较小,结构抗震性较差,同时,柱子周边剪应力集中,可能引起板的冲切破坏,因此,一般楼板厚度较厚,增加了楼盖材料的用量,用于抗震时要增加剪力墙形成板柱剪力墙结构。不能充分利用钢筋强度,只有在荷载较大的情况下才可能有造价上的优势。

二.工程概况

青岛红星国际广场A地块位于青岛市黄岛区双珠路以南,建筑面积20.14万平方米,地下车库建筑面积7.7万平方米。负二层抗震等级为三级,负一层抗震等级为二级,人防墙柱混凝土强度等级为C40,人防梁板混凝土强度等级为C30。有柱帽无梁楼盖位于南侧消防车道区域,覆土厚度1.6m,恒荷载50~70KN/m2,消防车活荷载适用于不大于满载总重为300KN的车辆。

三.设计方案及计算结果

人防区南侧地下地下一层3.3m,板带厚度350mm,有效净高不足3m,考虑地下一层地面建筑做法和顶部风管、桥架及消防管道布置,车库顶板采用有柱帽无梁楼盖结构体系。在地震作用下,无梁楼盖体系中板柱节点将产生不平衡弯矩,这种不平衡弯矩的反复作用将严重影响节点的承载力,因此无梁楼盖体系中柱板节点是抗冲切和抗震的薄弱环节,节点的破坏时导致结构坍塌的重要原因。车库顶板厚度主要由冲切控制,柱帽在满足冲切要求后适当加大平面尺寸,但柱帽加宽不要影响设备安装。本项目中,采用盈建科有限元分析软件进行计算,板需按有限元方式导荷并采用有限元方法计算。相应模型简图及荷载、冲切计算、配筋过程结果如下:

四.构造情况

无梁楼盖周边设置边梁,截面高度为板厚2.5倍,边梁除与半个柱上板带一起承受弯矩外,还承受扭矩,在梁内配置抗扭箍筋和纵筋。楼盖内顶层钢筋网与底层钢筋网之间设置HRB400,6@400×400梅花形的拉结筋,弯钩直线段长度不小于50mm。板中若在柱边或其附近处预留垂直的水、电、气管道的孔洞,靠近柱边的孔洞,当其最大宽度小于柱长边的1/4且板厚的一半时,可忽略对结构的影响;在两柱带相交的共有区域内,开孔所切开的尺寸不应大于任一跨内柱带宽度的1/8。

五.施工情况

车库顶板无梁楼盖施工顺序为:先绑柱钢筋,支柱模板,再支柱帽模板和楼板模板,绑柱帽和楼板钢筋,浇筑柱混凝土至柱帽底部沉实后,再浇筑上部柱帽和楼板混凝土。亦可采取先将无梁楼板下部柱施工完毕,在柱帽下部留施工缝,留出柱头预留钢筋,然后支柱帽和楼板模板,绑柱帽和楼板钢筋,浇筑柱帽和楼板混凝土。

无梁楼盖的柱帽与楼板模板必须一次支设好,混凝土一次浇筑完成,以保证良好的整体性和受力性能。

六.施工效果

采用无梁楼盖体系之后,楼层净高得以保证,土方开挖量和回填量大大减少,同时,利于管道设备的布置和安装,使负一层在不足3m净空的情形下,布置完桥架风管以及部分消防给水管之后,仍能满足人员通行及疏散要求,大大提高了建筑空间的使用效率。

六.结语

无梁楼盖体系最大的优势在于减小结构高度,增加使用净高,同时也较好的解决了建筑使用要求与结构设计的矛盾,便于设备专业管道敷设,减少土方开挖、基坑支护、降水工作量,支模相对简单,节省模板和工期。不足之处在于混凝土用量较大,当柱网尺寸较大时,无梁楼板的挠度、裂缝较大,此时控制钢筋用量的因素即由承载力控制转变为使用阶段控制,从而导致用钢量较大。

参考文献:

[1]朱聘儒《双向板无梁楼盖【M】》,北京建筑工业出版社,1999。

[2]朱炳寅《无梁楼盖结构计算方法的分析与思考【J】》,建筑结构,1999。

[3]《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015版)

论文作者:任宪冰1, 黄健2,,项玲芳3

论文发表刊物:《建筑实践》2019年16期

论文发表时间:2019/11/20

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