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摘要 本文结合温州时代都市广场商业-A工程实例,对现浇混凝土空心无梁楼盖体系的设计原理作了探讨。接着介绍了现浇混凝土空心无梁楼盖体系的构造措施,最后对现浇混凝土空心无梁楼盖体系的适用性和优点作了简要的阐述。
关键词 混凝土空心无梁楼盖 设计原理 优点
一、引言
当前,在我国的工业与民用建筑中,钢筋混凝土结构仍是应用最广泛的结构形式。在海外高层建筑发展中,存在着逐渐以钢结构和钢与钢筋混凝土组合结构取代成熟的钢筋混凝土结构的趋势。但是,钢筋混凝土结构以其原材料来源广泛,施工技术成热,造价低廉,而在我国仍有很强的生命力。但美中不足之处是钢筋混凝土结构体积庞大且笨重。
随着经济的发展和人民生活水平的提高。建筑对大空间、大跨度、层高、抗震等的要求越来越高。现浇钢筋混凝土空心楼盖体系就是在这种需求下应运而生的一种新型结构体系。它是指在钢筋混凝土中埋入预制空心管,然后将混凝土与空心管浇筑为一体,从而形成类似若干小工字梁的现浇混凝土多孔空心板或以密肋形式受力的现浇钢筋混凝土空心板。日前这种楼盖已被列为建设部科技成果重点推广项目。
工程概况:温州时代都市广场-商业A位于温州地区苍南县的中心区,高层框架剪力墙结构,四层裙房及一层整体地下室,地上20层,结构总高度62.90m,标准层层高3.0m,地下室层高3.5m, 跨度7.5×8.1m常规的梁板结构设计, 地下室层高4.2 m。为减少地下室开挖深度,在此范围内结构设计采用了现浇混凝土空心无梁楼盖技术。
通过该工程项目的设计工作,作者对于现浇钢筋混凝土空心楼盖体系的设计原理、構造措施和优点有了更深层次的认识,对于上述各点下文给予了逐项论述。
二、现浇混凝土空心无梁楼盖体系的设计原理
现浇混凝土空心(GBF高强薄壁管)无梁楼盖技术作为国家重点火炬计划项日,主要是采取埋芯成孔工艺,在楼板内每隔一定间距,放置圆形(或方形、梯形、异形等)GBF高强薄壁管在楼板中填充形成厚板无梁楼盖结构。它与普通梁板结构相比,整体结构并未发生变化,但在楼层的平面结构布置上存在一些区别。
空心无梁楼盖体系按“空间等代框架结构”设计计算。柱与柱之间布置暗梁,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下作,必须采取相应措施提高楼板的整体性,所以空心管的排放为1 m一根对接,对接处出留50mm的肋,在肋间也可配置适量钢筋增强楼板的整体性。
从设计方而考虑,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,它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,关键在与柱的连接传递水平地震力。
三、现浇混凝土空心无梁楼盖体系的构造要求
因为无梁楼盖与一般梁板结构在形式上有较大的区别,因此存在某些特殊的构造要求,具体要求如下:
1) 板厚取短跨长度的1/25-1/35;
2) 混凝土的强度等级不低于C20;
3) 板的空心率约为30%-50%;
4) 板的配筋率在0.2%-1.2%之间;
5) 适用板跨度为:非预应力板,6m≤L≤15m;预应力板,10m≤L≤25m;
6) 板的构造尺寸:a=0.10h-0.20h(且≥35),d=0.55h-0.85h,b=0.08h-0.20h(且≥30),构造示意图如图1所示。
四、现浇混凝土空心无梁楼盖体系的适用性和优点
现浇钢筋混凝土空心楼盖具有整体性好、无梁、大跨度、适用范围广等优点。从实际应用效果看,该项技术与一般的梁板结构体系相比,钢筋混凝土造价降低5 %,模板损耗降低50 %,还能节约装饰费用约10%一15% ,综合造价降低10%左右。同时施工便捷,使用该技术可直接减少支模、拆模的工作量,能缩短工期近1/3。从使用功能看,与普通框架结构比较,该项技术使空间更开阔美观,无柱帽、无凸出部位,实现真正的平板。同时空心楼板的刚度大,变形小,抗震性能好。与此同时,隔音效果优良,该楼盖的封闭空腔技术大大减少了噪音的传递,克服了上下楼层间的撞击噪音干扰。同样,封闭空腔结构减少了热量的传递。使隔热、保温性能得到了明显的提高。对采用空调的建筑来说,可大大降低空调费用。北京、广州、苏州、长沙、徐州等地均有采用现浇混凝土空心(GBF高强薄壁管)无梁楼盖技术的实例,均获得了广泛的经济效益和社会效益。
五、结语
现浇钢筋混凝土空心楼盖是集新技术、新材料、新工艺手一身的高新技术,是对无梁楼盖的完善和补充,大大拓展了无梁楼盖的应用空间。由于该技术的应用最大程度地改善了空间的使用功能,给开发商带来了良好的经济效益。近年来,这种结构已广泛地应用在商场、办公楼、图书馆、教学楼、停车库等建筑中,尤其适用于有较大跨度柱网、大荷载结构、对层高有限制要求的公共建筑、住宅建筑和工业建筑,随着该技术进一步推广,将会在建筑行业中产生更大影响和良好的社会经济效益。
关键词 混凝土空心无梁楼盖 设计原理 优点
一、引言
当前,在我国的工业与民用建筑中,钢筋混凝土结构仍是应用最广泛的结构形式。在海外高层建筑发展中,存在着逐渐以钢结构和钢与钢筋混凝土组合结构取代成熟的钢筋混凝土结构的趋势。但是,钢筋混凝土结构以其原材料来源广泛,施工技术成热,造价低廉,而在我国仍有很强的生命力。但美中不足之处是钢筋混凝土结构体积庞大且笨重。
随着经济的发展和人民生活水平的提高。建筑对大空间、大跨度、层高、抗震等的要求越来越高。现浇钢筋混凝土空心楼盖体系就是在这种需求下应运而生的一种新型结构体系。它是指在钢筋混凝土中埋入预制空心管,然后将混凝土与空心管浇筑为一体,从而形成类似若干小工字梁的现浇混凝土多孔空心板或以密肋形式受力的现浇钢筋混凝土空心板。日前这种楼盖已被列为建设部科技成果重点推广项目。
工程概况:温州时代都市广场-商业A位于温州地区苍南县的中心区,高层框架剪力墙结构,四层裙房及一层整体地下室,地上20层,结构总高度62.90m,标准层层高3.0m,地下室层高3.5m, 跨度7.5×8.1m常规的梁板结构设计, 地下室层高4.2 m。为减少地下室开挖深度,在此范围内结构设计采用了现浇混凝土空心无梁楼盖技术。
通过该工程项目的设计工作,作者对于现浇钢筋混凝土空心楼盖体系的设计原理、構造措施和优点有了更深层次的认识,对于上述各点下文给予了逐项论述。
二、现浇混凝土空心无梁楼盖体系的设计原理
现浇混凝土空心(GBF高强薄壁管)无梁楼盖技术作为国家重点火炬计划项日,主要是采取埋芯成孔工艺,在楼板内每隔一定间距,放置圆形(或方形、梯形、异形等)GBF高强薄壁管在楼板中填充形成厚板无梁楼盖结构。它与普通梁板结构相比,整体结构并未发生变化,但在楼层的平面结构布置上存在一些区别。
空心无梁楼盖体系按“空间等代框架结构”设计计算。柱与柱之间布置暗梁,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下作,必须采取相应措施提高楼板的整体性,所以空心管的排放为1 m一根对接,对接处出留50mm的肋,在肋间也可配置适量钢筋增强楼板的整体性。
从设计方而考虑,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,它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,关键在与柱的连接传递水平地震力。
三、现浇混凝土空心无梁楼盖体系的构造要求
因为无梁楼盖与一般梁板结构在形式上有较大的区别,因此存在某些特殊的构造要求,具体要求如下:
1) 板厚取短跨长度的1/25-1/35;
2) 混凝土的强度等级不低于C20;
3) 板的空心率约为30%-50%;
4) 板的配筋率在0.2%-1.2%之间;
5) 适用板跨度为:非预应力板,6m≤L≤15m;预应力板,10m≤L≤25m;
6) 板的构造尺寸:a=0.10h-0.20h(且≥35),d=0.55h-0.85h,b=0.08h-0.20h(且≥30),构造示意图如图1所示。
四、现浇混凝土空心无梁楼盖体系的适用性和优点
现浇钢筋混凝土空心楼盖具有整体性好、无梁、大跨度、适用范围广等优点。从实际应用效果看,该项技术与一般的梁板结构体系相比,钢筋混凝土造价降低5 %,模板损耗降低50 %,还能节约装饰费用约10%一15% ,综合造价降低10%左右。同时施工便捷,使用该技术可直接减少支模、拆模的工作量,能缩短工期近1/3。从使用功能看,与普通框架结构比较,该项技术使空间更开阔美观,无柱帽、无凸出部位,实现真正的平板。同时空心楼板的刚度大,变形小,抗震性能好。与此同时,隔音效果优良,该楼盖的封闭空腔技术大大减少了噪音的传递,克服了上下楼层间的撞击噪音干扰。同样,封闭空腔结构减少了热量的传递。使隔热、保温性能得到了明显的提高。对采用空调的建筑来说,可大大降低空调费用。北京、广州、苏州、长沙、徐州等地均有采用现浇混凝土空心(GBF高强薄壁管)无梁楼盖技术的实例,均获得了广泛的经济效益和社会效益。
五、结语
现浇钢筋混凝土空心楼盖是集新技术、新材料、新工艺手一身的高新技术,是对无梁楼盖的完善和补充,大大拓展了无梁楼盖的应用空间。由于该技术的应用最大程度地改善了空间的使用功能,给开发商带来了良好的经济效益。近年来,这种结构已广泛地应用在商场、办公楼、图书馆、教学楼、停车库等建筑中,尤其适用于有较大跨度柱网、大荷载结构、对层高有限制要求的公共建筑、住宅建筑和工业建筑,随着该技术进一步推广,将会在建筑行业中产生更大影响和良好的社会经济效益。