混凝土密肋梁空心楼盖技术
一 密肋梁空心楼盖 a. 传统的密肋梁楼盖只有上板,没有下板,其结构优势没有得到很好的发挥。在密肋梁楼盖下加上一层底板就形成了密肋梁空心楼盖。密肋梁空心楼盖是工字形截面的密肋楼盖, 由预制底板与后浇肋梁连接成梁板合一的整体,加上底板后大大改善了其空间受力的特性。其基本受力单元是截面为大翼缘工字形梁。密肋梁空心楼盖是由高强复合砼制做底板加中空模板形成组合构件, 该构件底板参与结构整体受力, 中空模板作为肋梁模板。 密肋梁空心楼盖(图一)
密肋梁空心楼盖示意图(图二)
密肋梁空心楼盖剖面示意图(图三)
b. 密肋梁空心楼盖是工字形断面的密肋楼盖, 只是比密肋楼盖多了一个受力底板, 用现行的规范规程指导设计施工即可 ,适用于cecs175:2004《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》。 (密肋梁空心楼盖空腔有多种形式) 密肋梁空心楼盖构造(图六)
密肋梁空心楼盖构造(图七)
密肋梁空心楼盖空腔的形式有多种, 高度在180~1000mm内可调整,根据荷载和跨度情况进行选择。 a. 密肋梁空心楼盖空腔平面尺寸系列(mm) 1000×1000, 1000×700, 1000×500, 1000×300,700×700, 700×500,700×300, 500×500, 500×300, 300×300 b. 密肋梁空心楼盖的肋梁宽度一般不小于100mm,常用宽度为100—150mm c. 密肋梁空心楼盖顶板,底板厚度可按结构不同部位进行调整,顶板最小厚度为40mm,底板最小厚度可为30mm(不考虑受力时) 考虑受力时不小于40mm。 d. 密肋梁空心楼盖底板外伸的受力拉接筋应按计算配置,考虑受力时应与周边肋梁筋相匹配, 钢筋间距一般不大于100mm 。 二 密肋梁空心楼盖适用范围: a. 密肋梁空心楼盖技术适用于多层高层公共建筑, 如: 写字楼,教学楼, 图书馆, 办公楼, 会议厅,商场, 多层仓库, 多层厂房, 地下车库, 多层车库,小型体育馆,电视演播厅等。 b. 密肋梁空心楼盖放在框架梁之间用作楼板时, 密肋梁空心楼盖适用于任何多层和高层建筑。设计时按具有大空腔的楼板或箱形截面密肋楼盖处理即可。 c.密肋梁空心楼盖用作无梁体系: (1). 在非抗震地区,密肋梁空心楼盖可用于任何多层和高层建筑。(2). 在抗震地区: 抗震规范未明确说明,在”升板结构技术规范GBJ 130-90 中有相应条文: 第6.1.1条 采用板柱结构时,单列柱数不得少于三根,当设计烈度为7度时,屋面高度不宜高于30m,8度时屋面高度不宜高于20m。其它情况宜采用板柱—剪力墙结构或板柱—壁式框架结构。密肋梁空心楼盖的整体性和抗侧能力比升板结构好得多,因此完全适用此条规定。密肋梁空心楼盖用于高层时按抗震规范,宜采用板柱-抗震墙体系。 d. 密肋梁空心楼盖与实心板无梁楼盖有较大的差别: (1). 密肋梁空心楼盖的结构高度比实心板的无梁楼盖要大,因此其楼盖刚度和抗侧能力较大。 (2). 密肋梁空心楼盖有柱之间的宽扁暗梁以及分布较密的肋梁组成空间受力体系, 暗梁和肋梁均按梁的构造和抗震要求配筋。 (3). 密肋梁空心楼盖与柱子节点的延性和整体性较好(通过技术措施加以保证)因此密肋梁空心楼盖比实心板无梁楼盖和一般的空心板无梁楼盖的抗震性能更好适用范围更广泛。 三 密肋梁空心楼盖具有以下显著特点: 1. 节约大量的钢材和砼 密肋梁空心楼盖自重之轻、承载力之高,目前常用的结构体系还不多见。 折算厚度(折算实心厚度与楼盖截面高度之比)一般都在30%~25%, 节约钢材30%~40%, 现浇砼量只为一般用量的三分之一。 2. 是大空间建筑的技术手段 密肋梁空心楼盖很容易实现大跨度大空间, 非预应力即能做成24米的跨度, 满足了对建筑物多功能多用途的要求。 3. 节约土地 密肋梁空心楼盖可以减少结构厚度、降低层高、减少楼梯等辅助面积、提高面积使用效率、减少建筑物间距、增加建筑层数。 4. 节能环保 密肋梁空心楼盖保温隔声性能良好,加之楼盖减少了无效空间, 降低了建筑的运行成本。 5. 降低工程造价 节能、节材、节地、省去抹灰和吊顶、降低层高、都是直接减少造价的因素。 6. 方便施工减少模板 密肋梁空心楼盖的模板平整简单、节省模板、现浇砼量很少、施工工艺简单、能缩短施工周期。 7. 耐火性能好 密肋梁空心楼盖耐火极限均可达到4小时。(65年版, 建筑设计资料集1中 第34页 防火附录16 对此类构件有详细的耐火性能的参数) 8. 抗震性能好 密肋梁空心楼盖不同于一般实心板或空心板的无梁楼盖, 由于它的自重极轻且承载力极高, 可选择较大的结构高度而形成梁板组合截面, 因此其变形与受力形态与上述二者有较大差别, 尤其与杆系结构相差更大。同济大学,上海交大联合进行的高层(10层39米高, 11米柱网, 无剪力墙)动力试验研究结果表明,有良好的抗震性能。自重轻,产生的地震力较小也是密肋梁空心楼盖有利于抗震的另一个原因。 9. 刚度大 密肋梁空心楼盖整体刚度很大, 工程实测挠度一般都小于1/500, 转角变形则更小, 因此对楼盖边梁的扭转作用比普通楼板要小得多。(用有限元方法进行精准分析以及试验结果得以证实) 10. 整体性好 通过一系列构造措施,保证了密肋梁空心楼盖具有很好的整体性, 多次的试验充分证实了这一点,主要表现为以下现象。 a. 早中期受拉区裂缝并不出现在组合板与后浇肋梁的接合部位,极限破坏荷载时,接合部的裂缝宽度也小于其它部位的裂缝宽度。 b. 肋梁受拉筋与相应部位组合板内受拉筋的应变值始终保持一致, 结合部剪应力方向直到构件破坏也没发现有错动现象。 四 密肋梁空心楼盖设计参数选择 1. 密肋梁空心楼盖结构高度
用于组合梁板体系(无梁楼盖)时, 结构高度一般可选择跨度的1/20~1/25。仅用作楼板时,结构高度可定为跨度的1/25~1/40。截面高度均可比实心板或空心板大一些。 2. 关于柱帽
密肋梁空心楼盖一般不需另加外露的柱帽(本身的暗柱帽已经满足计算以及构造要求), 当荷载较大或地震作用较大时,仍可设置外露柱帽以改善整体受力性能, 柱帽设计可根据计算和规范构造要求进行。 3. 肋梁宽度及箍筋
如肋梁为双肢箍, 宽度一般为100~120mm, 如肋梁为单肢箍, 肋梁宽度一般为80~95mm。肋梁主筋保护层横向厚度为8mm(组合板侧向已经足够厚), 竖向厚度仍为25mm。 双肢箍筋 单肢箍(图八)
4. 密肋梁计算截面及翼缘计算宽度
密肋梁空心楼盖的计算截面为大翼缘工字型截面, 其翼缘宽度取值通过大量试验获得了确切数据(另行提供) 计算截面(图九)
五 关于构造
当密肋梁空心楼盖仅作为楼板使用时(板周边有框架梁或墙)可按密肋楼盖的相应构造做法。当密肋梁空心楼盖用作无梁体系时其暗梁构造应按框架梁抗震构造要求。除此以外, 密肋梁空心楼盖各个部位的节点构造均有成熟标准的做法和详图, 均可提供详尽资料(图量较多,如需要可另行提供) 。预制组合板与现浇部分的连接能否成为整体是此技术的关键所在,对此我们进行了大量的各种构造的节点实验。现行的构造措施完全能够保证节点的整体性。 六 关于结构计算
用通用有限元方法进行计算是最好的选择, 目前通用有限元软件的能力可以做到力学模型与实际结构相差很小, 例如进行梁,板,柱,墙,壳,同时整体分析, 板的空心部分也按实际情况与实心部分同时分析, 板中因开洞产生的应力集中都可得到准确计算结果, 此处不一一例举。 虽然也可按等代梁法用杆系结构软件计算,但是结果相差较大, 造成有的部位太过浪费, 同时有的部位不安全。(下图为配筋结果, 横向底部钢筋等高线图,与一般我们所熟悉的杆系结构内力分布有较大差别, 但这是于实测结果很接近的分布形式) 密肋梁空心楼盖力学模型可取板单元或大翼缘工字型截面梁,如通用有限元方法计算可采用比较精准的板单元模型(梁,柱,空心板部分,实心板部分,柱帽部分,孔洞部分等均可同时输入进行整体分析)
七 施工方法及步骤:
密肋梁空心楼盖施工步骤如下: 7.1 支好底模板,底模板只需支在小肋范围(也可以满堂模板)。底模板宽度比肋梁宽度大80mm即可(组合板底边与底模的重合宽度不小于40mm)。模板质量要求按现行混凝土验收规范的支模条文执行。 7.2 在底模上弹好组合板的边线,以保证箱体准确就位,水平错位≤2mm,组合板底面要与模板密切贴合,不得有杂物支垫。 7.2 在底模板与组合板底板之间,贴单面胶条, 该措施是为了不让组合板的底板与施工底模板之间产生漏浆。(浇完密封条应立即摆放组合板) 7.4 在底模板上摆放组合板底板。底板之间的间距按设计要求的肋梁宽度确定。 7.5 在肋梁位置绑扎钢筋笼子。钢筋绑扎质量要求按现行混凝土验收规范的钢筋章节执行。 7.6 肋梁主筋下料前一定要确定图纸中对混凝土保护层的要求。一般要求是:侧向保护层厚10mm,上下保护层25mm。 7.7 将组合板底板外伸的拉接筋与肋梁纵筋按图纸构造方式连接牢固。 7.8 组合板放在密封条上,四周要严密。(接口处不能有缝,以防漏浆) 7.9 将组合板上板的外伸拉接筋与肋梁纵筋按图纸构造方式连接牢固。 7.10 浇注混凝土之前应对已经就位的组合板进行浸水,以防止现浇混凝土失水。 7.11 浇筑混凝土,(用小直径振动棒震捣,严禁振动棒直接贴在组合板侧壁上震捣)。 7.12 按规程对混凝土进行养护,当混凝土强度达到100%方可拆除底模。 7.13 其它说明:对本工法没涉及到的问题,按常规钢筋混凝土施工规程进行施工。 密肋梁空心楼盖施工步骤示意图(图十)
八 与普通梁板式现浇混凝土框架的经济比较:
密肋梁空心楼盖与普通梁板结构以及空心板结构相比有明显的优越性,该部分内容另有专题资料介绍。 九 关于密肋梁空心楼盖的耐久性和安全性问题:
密肋梁空心楼盖预制构件的复合混凝土以及现浇混凝土均无低于规范的内容和要求,混凝土保护层厚度也严格按规范要求:暗梁肋梁-25mm,预制组合板的受力板-15mm,钢筋也采用普通钢筋,因此其耐久性完全符合规范要求。通过实验和工程实践发现密肋梁空心楼盖具有极高的超承载能力,有充足的安全储备。 十 密肋梁空心楼盖出图规则和样图
密肋梁空心楼盖出图内容主要包括暗梁和肋梁的内容(密肋梁仅作为板用时无暗梁内容) 。暗梁表达可完全遵照框架梁平法表达, 肋梁受图面限制做适当简化。(图十一)
密肋梁空心楼盖的肋梁及暗梁平法表达图样
|