大空间密肋楼盖（精选5篇）
大空间密肋楼盖 篇1
摘要：以具体工程为例,结合近年来对大开间密肋楼盖的研究成果,对大跨度异形密肋楼盖有限元计算结果进行了分析对比,探讨了此种结构用于实际工程的一些设计问题,包括楼盖结构形式、构件尺寸及间距等方面内容,以指导实践。
关键词：密肋楼盖,大跨度,异形板,设计方法
随着生活水平的提高,人们对居住空间的要求越来越高,异形大跨度空间也越来越多地出现在实际建筑结构中,而在这种复杂大开间结构设计中,楼盖的结构形式选择是关键,结构安全性、经济性、建筑净高要求、施工方便、外形美观性都是需要考虑的因素。而密肋楼盖刚度大、抗震性好、增加净高、施工速度快、外形新颖美观的特点使之非常适合应用于这类大空间建筑中。
本文以一工程为例,结合近几年对大开间密肋楼盖的研究成果,对此种结构用于实际工程时的设计问题进行了探讨。
1 工程概况
该工程为一办公楼项目,建筑面积约为5 000 m2,建筑主体为地下1层,地上4层,地下室层高为4.8 m,地上各层层高为3.9 m,结构采用框架结构,抗震设防烈度为7度(0.15g),设计分组为第一组,场地类别为Ⅲ类,采用桩筏基础。建筑平面呈L形,在L形两肢连接处局部有异形大空间房间,尺寸约为18 m×18 m,见图1,此处楼板由于建筑上要求,梁截面高度不能超过850 mm。
2 楼盖结构形式的选取
针对此大空间房间跨度较大,而且房间形状不规则属于异形板的情况,最先考虑采用井字梁楼盖、预应力肋梁楼盖及密肋楼盖三种结构形式,但由于井字梁楼盖难以满足建筑梁高不能超过850 mm的要求,而预应力肋梁楼盖施工较为复杂且经济性不高,两者不适合该工程被弃用,而密肋楼盖整体性好,刚度大,承载能力高,自重较轻,抗震性能好,楼盖结构层厚度小,工程造价低,施工方便,造型新颖美观等优点,最后决定选用密肋楼盖结构形式。
3 密肋楼盖结构构件尺寸及间距
本工程根据以往研究结果及工程经验,参考井字梁结构的跨高比、钢筋混凝土实心板跨高比取值及小肋距的影响,并针对本工程跨度较大的情况,肋高按L/20～L/25取(L为短跨方向跨度,此处取18 000 mm)800 mm,密肋板厚取100 mm,肋宽取250 mm,肋中心距取1.2 m。为了使两个方向的肋梁都支承在竖向位移都很小的支座上,本密肋楼盖的四周布置了宽×高为450 mm×850 mm的刚度较大边梁。密肋肋梁布置方式选取两种方式:方式一为部分肋梁交于框架柱上(见图2),方式二为全部肋梁避开框架柱(见图3),根据分析结果确定最为合理的布置方式。
4 密肋楼盖静力内力分析
由于此密肋楼盖为异形楼板,内力分析较为复杂,常规楼板分析中的荷载分配、荷载传导及内力计算等假定不太适合该异形楼板分析,为了得到较为精确的结果,本工程采用精确有限元模型进行计算分析,分别通过Sap2000和Midas有限元分析软件建模分析,并对结果进行对比,从而得到较为合理的内力结果,然后再进行配筋计算。整个密肋板呈对称布置,为了方便结果对比,我们取具有代表性的4根框架梁进行分析,分别编号为ML1～ML4,各梁位置见图2,图3,分别通过Sap2000和Midas有限元分析软件进行计算,各肋梁内力结果见表1。由分析结果我们可以得到:
1)两种软件分析结果基本相同,说明该密肋楼盖有限元分析结果较为稳定可靠,设计方案满足设计要求。2)两种布置方式下,密肋板中部的肋梁内力最大,越往板边,肋梁内力越小;密肋板中间最大挠度值为30 mm,满足规范要求,且整体挠度变形呈“碗”形;说明密肋板的内力及挠度分布基本符合平板结构特点。3)两种布置方式下,除了“布置方式一”中由于框架柱竖向刚度较大,与框架柱相连的肋梁支座内力较大外,其余肋梁内力较小且较为接近。说明密肋楼盖整体性受力好,承载能力高。
综上所述,可以得出密肋楼盖有限元分析结果较为稳定可靠;“布置方式二”中各肋梁内力分布更为均匀,受力性能较好,所以设计时采用此种布置方式。
5 密肋板的配筋方案
1)肋梁底部拉筋及箍筋应按承载力计算结果确定。本工程依据有限元分析所得到的各肋梁内力进行配筋计算,底部拉筋通长配置,在两个方向密肋梁相交的交点处,短向的纵向受力钢筋应设置在长向纵向受力钢筋的下面。箍筋采用双肢箍,由于密肋板肋梁间距较小,肋梁混凝土已足以抗剪,所以箍筋一般构造配筋即可。2)密肋梁顶面应配置20%～25%纵向受力钢筋截面面积的纵向构造钢筋;而在肋梁支座处受拉区应配置支座负筋,支座负筋应根据支座处内力计算配置,且宜选较细直径钢筋按单排设置,并可布置在肋梁T形截面中翼缘板中,但肋梁中应至少有一根受力钢筋,由于本案中肋梁宽度较宽,所以肋梁上部至少需要两根受力钢筋。密肋板其余部分板配筋只需按构造配筋即可,考虑到双向密肋楼盖整体性好,刚度大,裂缝分布比较细密均匀,所以可以选择细而密的钢筋形成钢筋网片进行配置,这对抑制密肋板裂缝有很好效果。3)密肋楼盖挠度最大值为30 mm,满足规范要求。在实际施工时,可以考虑对楼盖预先起拱,起拱量按1/1 000～3/1 000取,本设计方案取预先起拱25 mm进行施工。
6 结语
1)通过分析本工程大跨度异形空间的特点,最后选择密肋楼盖结构形式,并确定了两种密肋肋梁布置方式。2)通过应用Sap2000和Midas有限元分析软件对大跨度异形密肋楼盖进行建模对比分析,得到了较为稳定可靠的结果,经过两种布置方式的结果对比确定了密肋肋梁避开框架柱的最优布置方式。3)通过合理配筋、预先起拱等措施,使密肋板结构设计充分满足承载力、裂缝、挠度等使用要求。钢筋混凝土密肋楼盖是一种空间受力的结构形式,受力性能好,仍有较大挖掘潜力,因此在今后设计中应充分优化截面形式及配筋用量,使之更加经济实用。
综上所述,密肋楼盖在大跨度异形空间中使用是合理可行的。
参考文献
[1]李培林,吴学敏.混凝土密肋及井式楼盖设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2]赵曼旭.钢筋混凝土模壳密肋楼盖的内力分析[J].天津建设科技,2001(1):23-24.
[3]赵曼旭.钢筋混凝土密肋楼盖在竖向荷载作用下的有限元分析与刚度裂缝的研究[D].天津:天津大学建筑设计研究院硕士论文,1992.
[4]苏革成.双向正交空心楼盖和密肋楼盖试验比较研究[J].山西建筑,2007,33(27):86-87.
大空间密肋楼盖 篇2
关键词：井字梁楼盖,密肋楼盖,地下室
一个合理的楼盖体系是建筑总的经济指标中的重要因素。一个建筑物中,楼盖约占土建总造价的20%～30%甚至更多;在钢筋混凝土高层建筑中,楼盖的自重又约占总自重的50%～60%;其他影响楼盖体系选择的因素还有楼板是否参与抗侧力体系,施工中是否迫切需要加快工期速度等。针对不同的建筑工程,采用不同的楼盖体系,结构受力、经济造价及施工管理的影响也不同。因此,文中结合一工程实例,详细对两种楼盖体系进行比较。
1 工程概况
该工程为一高层住宅楼,主楼为18层剪力墙结构,有6栋单体,由1层地下室连接。地下室层高4.8 m,上部各层均为3.3 m。7度抗震设防,地下室长260 m,宽32 m,在中部连接处有局部大空间房间,此处地下室顶板由于建筑上要求,梁截面高度最多取为500 mm,另外顶板上覆土为1.0 m,并且地下室顶板结构上考虑作为上部结构的嵌固端。因此,文中对井字梁楼盖和密肋楼盖两种形式进行分析比较。
2 两种钢筋混凝土楼盖的选用
2.1 钢筋混凝土井字梁楼盖
此处为局部地下室采用井字梁顶盖,由于无法避开柱子,设计把与柱子相连的井字梁设计成大井字梁,其余小井字梁套在其中,形成大小井字梁相嵌的结构形式,使楼面荷载从小井字梁传递至大井字梁,再到柱子。本例采用PKPMCAD开发的SATWE对整个工程进行计算模拟(包括文中重点讨论的采用井字梁的地下室顶板)。楼盖总面积为15.6 m×28.5 m,井字梁区格为2.3 m×2.6 m,2.6 m×2.7 m。梁、板、柱为C30混凝土,柱截面600×600,板厚180 mm。
2.2 钢筋混凝土密肋楼盖
采用PKPMCAD开发的SATWE对整个工程进行计算模拟,密肋楼盖主要通过下列方式模拟,由于密肋楼盖相当于板的作用,如果在柱周围带实心加强板区域,肋是不能按主梁输入的。因为用SATWE计算实际考虑的为杆系,实心加强板区域没有参与计算,密肋楼盖如果单跨有4根密肋梁以上,密肋楼盖的实际受力基本同无梁楼盖,因此用PKPM模拟密肋楼盖的实际是按无梁楼盖建模,重点即沿柱轴向设置虚梁(100×100),板厚按实际输入。建模完成后,转SATWE计算,再转SLABCAD(复杂楼板有限元分析)计算。最后根据弯矩计算结果手动分配弯矩计算密肋梁配筋。
楼盖总面积为15.6 m×28.5 m,肋梁间距分别为0.9 m和1.2 m,肋高为0.42,肋宽为185,柱帽为1.2 m×1.2 m,柱帽高度与梁的高度相同。梁、板、柱为C30混凝土,柱截面600×600,板厚180 mm。
3 两种楼盖体系比较
3.1 钢筋混凝土井字梁楼盖的设计
井字梁楼盖是肋形梁板的一种,它是由双向板和交叉梁系组成的空间受力结构体系,分为正交和斜交井字梁两种形式。这种受力体系能满足建筑物有较大空间的使用要求,受力合理,其截面高度明显低于单跨梁,故可降低层高、节约钢材,技术经济效益显著。该例是由于净空要求,梁截面高度受限,采用了井字梁楼盖。
3.2 钢筋混凝土井字梁楼盖的施工
3.2.1 井字梁楼盖的施工工艺流程
梁底模板支设→梁钢筋绑扎→梁侧模、板模支设→绑扎板钢筋→混凝土的浇筑与养护。
3.2.2 井字梁楼盖的施工特点
1)从质量要求和经济效益上比较,该例采用普通组合钢模板为基本模板体系。2)根据楼盖面积,确定井字梁板钢筋绑扎方法及混凝土浇筑顺序。该例采用梁板模板全部支设完毕,再对梁、板钢筋按先后顺序绑扎就位,最后整体浇筑混凝土。3)井字梁梁侧易开裂,在施工中应严格按混凝土配合比要求进行配比,选用合格的原材料,并采取可靠的养护措施,减小混凝土收缩应力。
3.3 钢筋混凝土密肋楼盖的设计
密肋楼盖是以可重复利用的塑料模壳、玻璃钢模壳或一次性填充的轻质块为模板,由薄板和小间距肋梁形成的大跨度单向或双向板。其原理类似一块大厚板。此处采用了空间板壳元来模拟楼板,PKPM中采用了弹性板,同时考虑楼板的平面内刚度和平面外刚度。促使楼板与肋共同分担上部荷载引起的内力,比较真实地模拟密肋楼盖。
3.4 钢筋混凝土密肋楼盖的施工
3.4.1 密肋楼盖的施工工艺流程
抄平放线→立支柱→安装主次龙骨和纵横拉杆→安装支托角钢→安放模壳→堵气孔→刷脱模剂→用胶带堵缝→绑钢筋(先绑梁后绑板钢筋)→安装电气管线及预埋件→隐蔽工程验收→浇筑混凝土→养护→拆角钢支托→气动拆卸模壳→清理模壳→刷脱模剂备用→拆水平支撑、主龙骨。
3.4.2 密肋楼盖的施工特点
1)采用组合式塑料模壳技术,在整个施工过程中关键是对整个塑料模安装技术的熟练掌握。现浇钢筋混凝土密肋楼盖须结合密肋楼盖的特点,采用可多次重复利用的模壳新型施工方法。2)该工程密肋楼盖采用肋距为0.9 m及1.2 m的大型聚丙烯塑料模壳。3)在支承肋梁的钢梁或方木两侧,设置可拆的小角钢或小方木来支承塑料模壳,施工时可简便的安塑料模壳,拆模时,只需将小角钢或小方木拆下即可脱下模壳。4)钢支撑系统支模拆模灵活,可利用一般施工的钢管柱在顶部加可定位支撑钢梁或木梁的节点。在浇灌混凝土后,一般气温下约3 h后即可拆除模壳,而肋梁的支承梁和支撑则按一般混凝土施工。
3.5 楼盖的经济指标对比
通过对该工程局部采用两种类型楼盖的施工图实际统计分析,楼盖经济指标见表1。
4 综合对比分析
在选择楼盖类型时要依据使用功能、建筑空间要求及经济承受能力等,从不同角度加以综合考虑后选用楼盖类型。文中介绍的井字梁楼盖和密肋楼盖分别从以下方面进行详细分析:
1)从结构受力上看,在该工程中,楼盖是处于主体结构的连接处,此处的竖向荷载很大。井字梁楼盖,主要是通过主框架梁(即大井字梁)把顶板分为6个小楼面,楼盖的挠度不大。长短跨比为1.39,受力还是比较均匀,楼盖刚度好,在地震区和强风区的应用不受限制。密肋楼盖的整体性好,竖向刚度和水平刚度都较好,而且在此例中可以大大减小中间水平纵梁的截面高度,更好满足净空要求。
2)从施工管理上看,井字梁楼盖支模较复杂,但对技术人员要求不高,运用普遍。密肋楼盖主要是组合塑模施工,即关键在于做好塑模排列组合与肋底成骨及支撑设置的质量控制。
3)从工程造价上看,在该工程中,井字梁楼盖比肋梁楼盖造价要多,只有在大面积楼面情况下,采用肋梁楼盖要经济得多。但相对于此例的整个工程来说,它只占了小部分,因此相对于造价,这两种楼盖形式都可以采用。
4)该工程结合自身施工特点、建筑结构受力特点及适用性等方面最后采用了井字楼盖。
参考文献
[1]王长永,赵权.常见现浇混凝土楼盖的工程应用及造价分析[J].建筑技术开发,2003(10):73-74.
[2]赵曼旭.钢筋混凝土模壳密肋楼盖的内力分析[J].天津建设科技,2001(1):23-24.
[3]陆浩亮,李思明,金国芳.大跨度井字梁楼盖设计中应注意的问题[J].四川建筑科学研究,2002(12):56-58.
[4]李培林,吴学敏.混凝土密肋及井式楼盖设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[5]JGJ 3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].
关于蜂巢芯密肋楼盖施工技术应用 篇3
1. 合理采用空心楼盖的前提条件
层高限制和大跨度, 经济跨度为>8 m以上, 本工程符合这两个前提条件。本工程为湖里高新技术园财富中心1号办公楼, 处于机场航空限高区。本工程大部分跨度9~10 m, 正常框架梁梁高为750~800, 现梁高450 mm, 每层可减少层高300 mm, 共可增加一层。本工程跨度9~10 m, 属适合采用且十分经济的跨度。
2. 应用部位
本工程密肋空心楼盖仅用于上部大跨度板, 对楼电梯间﹑卫生间﹑小跨度板﹑地下室、所有屋面均采用常规现浇梁板。
3. 梁板布置
(1) 框架宽扁梁
梁高450 mm。
(2) 密肋梁
120×350 mm, 120×400 mm。
(3) 密肋板
50 mm。
(4) 空心箱体
蜂巢芯, 标准盒尺寸900×900 mm;非标盒800×900﹑700×900﹑600×900﹑500×900﹑400×900﹑300×900﹑200×900等。
4. 密肋空心楼盖KB1详见图1
密肋板:板厚50 mm, 配筋单层双向φ6@200。板筋弧形, 支座处在梁上, 跨中在板底。
(中福元设计院金海湾财富中心1号办公楼结构设计图)
二、薄壁蜂巢芯密肋楼盖施工流程、技术措施及控制要点
1. 施工流程
对施工的楼盖进行测量放线→楼盖支撑及模板安装→框架梁钢筋安装→蜂巢芯进场验收及安装→蜂巢芯安装质量验收→绑扎密肋梁钢筋→水电管道预埋、预留→安装板面钢筋及钢筋隐蔽验收→再次检验模安装情况→铺设架空马道, 清出底板杂物→浇筑混凝土, 随浇筑随修补调正蜂巢芯、钢筋→混凝土养护→拆模。
2. 施工技术措施
(1) 保护层厚度板、肋梁顶及侧面15 mm, 框架梁及肋梁底25 mm。
(2) 混凝土中建议石子最大粒径不大于20 mm。
(3) 混凝土坍落度宜取15~18 cm。
(4) 所有肋梁必须锚入框架梁内。
(5) 管线预埋应埋置在肋梁内, 不得在现浇密肋板面走。
(6) 密肋板模板应采用满铺大模板, 起拱高度2‰。
(7) 蜂巢芯底应清扫干净, 放平并不漏浆, 板底不抹灰、不做吊顶。
(8) 混凝土面层随捣随抹平, 不做找平层。
(9) 蓄水或覆盖养护14天。
(10) 蜂巢芯材料中氯化物和碱的含量应符合现行有关标准的规定, 且不应含有影响环境和对人身体健康的有害成分。
(11) 施工期间应采取措施防止局部荷载过大, 以便造成蜂巢芯损坏。
(12) 振捣器应避免触碰蜂巢芯。
(13) 震动棒宜采用直径3 cm小棒, 要确保盒芯肋间被混凝土充填饱满、密实。
(14) 蜂巢芯作为楼板结构的一部分, 其材料、重量、受力性能等指标应报送设计院, 待甲方确认后方可使用。
(15) 现浇密肋空心楼盖结构施工项目应有专门的施工技术方案, 并经审查批准。
3. 施工操作控制要点
(1) 钢筋、蜂巢芯安装
1) 在模板支撑好以后, 开始绑扎主框架梁钢筋。在主框架梁与肋梁交叉处, 主梁的钢筋在下, 肋梁的钢筋在上。悬臂梁箍筋接头应在下, 箍筋的接头应交错布置, 并与梁受力筋绑扎。
2) 绑扎完主框架梁钢筋以后, 开始铺设肋梁钢筋。在完成肋梁钢筋并经验收合格后, 在确定钢筋的垫块完整可靠且板面清洁无杂物后, 方可进行铺设蜂巢芯的施工。
3) 本工程蜂巢芯采用H350型标准芯, 芯与芯之间为120 mm宽工字型肋梁。蜂巢芯排放综合考虑楼板预留孔位置, 预留孔留于GBF蜂巢芯处, 不得穿越肋梁。蜂巢芯采用汽车吊专用吊笼吊运至铺设位置, 每次最多吊运6个。
4) 蜂巢芯铺设完毕, 肋距调整顺直后再摆放板面层钢筋。保证板面层钢筋摆放在同一平面, 以减少梁柱接点处钢筋的高度。
5) 蜂巢芯顶部现浇板钢筋安装完毕后用, 由于GBF蜂巢芯是一个空心构件, 所以应采取措施防止其移动和上浮。本工程中采用14#铁丝将蜂巢芯顶部吊钩一端与板面筋连接, 另一端绑扎在密肋梁的底筋上, 进行抗浮和滑移处理。
(2) 混凝土浇捣
1) 混凝土的振捣和养护
浇筑时, 采用小型插入振动器 (ZN35型) 振捣。配合采用小功率平板振动器振捣, 不得将振捣器直接触压蜂巢芯表面进行振捣。混凝土浇注完毕, 在初凝后, 安排施工人员将面层压实一遍, 然后铺薄膜养护。
2) 混凝土浇筑顺序
浇筑混凝土时, 先浇筑柱头与框架梁, 肋梁和楼板的混凝土浇筑沿同一个方向进行。最后, 再浇筑肋梁和楼板混凝土。
3) 混凝土的缓冲
混凝土浇筑过程中, 尽量降低泵管出料口的下落高度, 保证下落高度离板面2 m之内。禁止将施工机具直接压放在蜂巢芯上, 混凝土下落点选择在密肋梁交点处, 并且在下落点铺设模板缓减冲力。
4) 材料和机具
本工程混凝土浇捣选用C40商品混凝土泵送工艺, 使用32 m混凝土输送泵车 (SY5190THB 32E) 浇筑混凝土。混凝土采用粗骨料粒径不大于31.5 mm, 混凝土塌落度宜取15~18 cm, 主要是为了保证楼盖混凝土浇捣密实。
三、安全措施
1.施工现场安全临时用电严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46的有关规定。
2.蜂巢芯吊运时, 其周围及下方要有完善的安全防护措施。并应在相应位置设置明显的警示标志, 严禁非作业人员进入作业区域。
3.吊运蜂巢芯应采用专门的吊笼, 笼内的容许叠堆高度不得高出笼侧挡板, 严禁用缆绳直接绑扎蜂巢芯进行吊运。
4.吊运至板面的蜂巢芯要分散堆放并及时铺设, 避免集中堆放及长时间堆放形成荷载集中。
四、实际应用效果
1. 工人施工中, 楼板的支模速度明显加快。
整板铺放整块的模板, 不用像传统楼板施工那样, 还要支几条次梁的模板。
2. 楼板区格内无次梁, 模板基本上不用破坏。
整块拼装, 使模板的周转次数明显增加。拆模时, 比传统施工快速方便。拆模时不用像以前有梁楼板不容易拆卸, 拆卸后模板有碎块, 破损比较多。新施工方案拆模板只要按顺序依次拆下, 不费力气, 模板完整。可以整体用到下一层, 减少损耗、降低模板成本。
3. 钢筋绑扎比传统的施工方法要容易和快捷
相对传统的楼板区格内有几条次梁, 梁板钢筋交叉处绑扎的繁琐, 新的技术带来新的施工方案。楼板格内无次梁, 楼板的钢筋完全在一块大的整板上绑扎完毕, 给钢筋工带来了非常大的便利条件, 也减少了钢筋的截断工序和钢筋的损耗。
4. 蜂巢芯块周边的纵横肋与框架梁彼此构成了空心楼盖的双向正交暗肋结构, 提高了楼盖的整体性能, 有效地减少了楼盖的厚度, 减轻了结构的自重。
同时, 增加大跨度建筑空间净高, 使建筑物空间更加开阔。通过工程实践, 我们可以看出, 现浇混凝土CBF蜂巢芯密肋楼盖技术, 对促进施工进度、降低工程成本都有较好的促进和帮助。同时, 该结构体系很好地解决了建筑大跨度的问题, 使建筑物具有空间开畅、自重轻、隔热、保温、隔音等优点, 尤其适用于办公楼、会议厅、商场等大型公共建筑。当然, 作为一项新技术, 它也存在着施工受蜂巢芯供货制约、楼盖在后期装饰装修工程中对天花吊钩布置的制约等不利因素。但综合来讲, 现浇混凝土GBF蜂巢芯密肋楼盖技术的应用利大于弊。所以。在具备条件的工程中推广浇混凝土蜂巢芯密肋楼盖技术有着重要的意义和广阔的前景。
五、结语
蜂巢芯密肋楼盖技术是一种适用于大空间的建筑结构新技术。在经济上, 它缩短工期、节约成本的优势, 真正实现了建筑大开间的无梁、隔音、隔热、灵活分隔的梦想, 具备传统工艺不能具备的特性。本工程采用薄壁密肋楼盖, 使得空间显得更加开阔美观。板底平整, 无突出部位, 吊顶不受影响, 防火性能好。此外, 楼盖自重减少近40%, 节约混凝土方量约48%;概算中与同类型框架结构一般平板楼盖比, 降低了楼盖总造价13.5%左右。节约了大量的人力物力, 取得了良好的经济效益。
摘要：蜂巢芯密肋楼盖施工技术是建筑结构领域内的一项革新。施工过程方便快捷, 加快了施工速度, 缩短了施工工期;同时节省了材料, 降低了施工成本。在使用上可根据业主的需要, 在空间上灵活分隔。且该工程在使用中, 其保温、隔热、隔音效果十分明显。
关键词：薄壁,蜂巢芯,密肋楼盖,施工
参考文献
[1]GB50204-2002, 混凝土结构工程质量验收规范[S].
[2]CECS175:2004, 现浇混凝土空心楼盖结构技术规程[S].
[3]05SG343, 现浇混凝土空心楼盖结构技术规程[S].
大空间密肋楼盖 篇4
关键词：正交双向密肋楼盖,PKPM系列软件,结构分析,结构设计
1 正交双向密肋楼盖的应用意义
密肋楼盖是由薄板和间距较密的小肋形成,密肋板可以是双向或单向。双向密肋板一般可省去大梁,直接支承在柱或墙上,应用更为广泛。对于跨度较大的楼板,直接支承在柱或墙上,可省去小肋和薄板间的大量混凝土,约为30%～50%,楼板自重减轻,钢材用量降低;双向密肋板还可省去主梁,层高可降低;密肋间的空间还可利用装灯和走管线等,因此现浇密肋楼板是大空间、大柱网多层或高层建筑经济合理的楼板体系。
2 结构分析方法
正交双向密肋楼盖具体可分为有主梁和无主梁正交双向密肋楼盖及有主梁正交双向密肋楼盖带实心加强板三种结构形式,在实际工程中,结构工程师多采用有主梁正交双向密肋楼盖的结构形式,这样在有较大截面的主肋梁情况下,结构的抗水平荷载的能力强于无主梁正交双向密肋楼盖,且结构更偏于安全,方便结构进行电算化以及与普通梁板结构进行结构分析比较。
正交双向密肋楼盖是一个支撑在柱上或墙上的平面交叉梁系,建议采用专门的有限元计算程序进行计算。如果没有专门的有限元计算程序时,可采用普遍使用的中国建筑科学研究院的PKPM系列软件。下文为作者在借助于中国建筑科学研究院的PKPM系列软件基础上,对前述的两种正交双向密肋楼盖的结构分析方法分别进行了阐述,并总结出相关经验,可供结构分析和结构设计参考。
3 无主梁正交双向密肋楼盖
3.1 模型的建立
在PM软件中建模时,可以直接按无梁楼盖结构建模,建模的关键是沿柱轴向布置截面尺寸为100×100的矩形截面虚梁,但在边界处及开洞处最好是布置实梁。这里布置虚梁的目的是:1)为了SATWE软件在接力PMCAD程序的前处理过程中能够自动读取楼板的外边界信息;2)为了辅助弹性楼板单元的划分。在实际计算中SATWE的前处理程序会自动将所有的虚梁过滤掉,虚梁是不参与结构的整体分析的。此外,为了正确分析该结构,在SATWE程序中还应将无梁楼盖的楼板定义为弹性楼板。
3.2 荷载的输入
面荷载输入按通常情况输入,集中荷载应转化为等效均布荷载输入,人防战时荷载可转化为等效静荷载输入。
3.3 计算分析步骤
模型建立后首先使用SATWE软件对密肋楼盖结构进行三维整体分析计算。必须注意的是,由于在此定义了弹性楼板,我们必须选择软件中“算法二”即总刚算法进行计算。
密肋楼盖的整体分析计算完成后,再将其转到SATWE软件中的“复杂楼板有限元计算”SLABCAD模块进行楼盖的分析计算。首先点取“生成楼板有限元分析数据”菜单来生成有关的计算数据,并将相应的计算条件及计算参数进行定义。如果是预应力楼板还应选取预应力参数。同时,我们还可以在楼板上添加任意的荷载,包括在PMCAD软件中建模时无法输入板上的任意线荷载以及点荷载。当然,还可补充输入密肋楼盖的其他数据,如楼板的洞口及柱帽等特殊构件,并可对楼板不同部位的板厚进行修改。此外,我们还可以输入支座沉降及约束等补充数据。
密肋楼盖建模分析必须注意的关键点是:楼板的有限元划分长度应和密肋间距一致,如密肋间距为1.2 m,则楼板的有限元划分长度也应为1.2 m;实心加强板可以按矩形顶板柱帽2输入。
SLABCAD模块的补充数据输入完毕后即可通过“有限元分析和计算”菜单对密肋楼盖进行设计计算。密肋楼盖的计算内容主要包括楼板的内力、位移、配筋计算及板的冲切验算等。计算完毕后再通过“分析结果图形显示”菜单查询其计算结果。
3.4 内力分析与比较
正交双向密肋楼盖在每跨内有4根或4根以上的密肋,即每跨被分隔成5格或5格以上(指单向)时,双向密肋楼盖的整体性能和弯矩分配就接近于无梁楼盖,密肋楼盖的电算结果和以前等代框架的方法相比更具准确性。
3.5 结构配筋
需要注意的是对于SLABCAD模块中显示的弯矩值单位为kN/m2,在对密肋梁配筋时,应将显示的弯矩值乘以密肋间距才是实际密肋梁所受的实际弯矩值。由于SLABCAD模块中没有剪力值,因此对于抗剪配筋可以手算荷载,实际计算表明抗剪配筋基本均为构造配置。
4 有主梁正交双向密肋楼盖
4.1 模型的建立
在PM软件中建模,主肋梁和次肋梁建议一次采用主梁方式输入,次肋梁不采用次梁方式输入,因为次肋梁如果采用次梁方式输入的话,计算结果会出现与实际情况不符的情况,即跨中的次肋梁钢筋比靠近主肋梁的次肋梁钢筋要大,这显然与结构的实际受力情况不符。
对于在柱顶处有实心加强板(柱帽)的密肋楼盖,可以在PM-CAD软件主菜单2中将在柱四周板厚调整为实心加强板板厚。
4.2 荷载的输入
面荷载输入按通常情况输入,集中荷载应转化为等效均布荷载输入,人防战时荷载可转化为等效静荷载输入。
4.3 计算分析步骤
用TAT软件对所建模型进行三维分析,TAT软件的分析计算过程我们在此就不赘述。但这种方法对楼板的模拟与实际工程情况有一些出入,因此我们建议采用SATWE软件进行计算更为准确。在采用SATWE软件分析时,根据工程具体情况,设定参数,由于SATWE软件具有考虑楼板弹性变形的功能,可以采用弹性楼板单元较为真实的模拟楼板的刚度和计算变形,即在特殊构件补充定义中,将实心加强板处定义楼板为弹性楼板6,计算方法采用总刚分析法。
4.4 内力分析与比较
当采用相同的结构计算模型时,内力计算结果与采用《混凝土密肋及井式楼盖设计手册》手算的结果相比,SATWE软件内力计算结果和手算结果相近。
4.5 结构配筋
结构计算配筋可根据计算结果按工程师的习惯进行配置和调整,建议板的配筋采用冷轧扭钢筋或冷拔带肋钢筋,主肋梁采用HRB400钢筋,可进一部降低用钢量。
5 结语
本文采用PKPM系列软件探讨了工程界常用的无主梁和有主梁正交双向密肋楼盖结构的分析方法与设计工作,在与其他分析方法进行对比的基础上得出了相关的重要结论与建议,可供结构设计人员进行正交双向密肋楼盖的结构分析和设计参考。
参考文献
[1]张会斌,张昀青.现浇空心无梁楼盖工程实例[J].建筑技术,2002,12(33):9-10.
[2]张建新,李晓君,盛文考.现浇混凝土空心楼板的施工[J].工程质量,2004(9):16-18.
[3]刘群,杨进春.大跨度空间密肋楼盖设计计算的拟板解法[J].建筑科学,1997(6):13-14.
混凝土密肋楼盖性能分析及探讨 篇5
关键词：密肋楼盖,密肋板,楼盖体系,双向密肋楼盖
0前言
在国家经济蓬勃发展的今天,建筑领域也日新月异。由于人们对建筑的功能分区有不同要求,与小开间多格局相比,更倾向于大空间、大柱网、灵活隔墙的结构。针对当前现状,混凝土密肋楼盖得到迅速发展。楼盖体系是建筑结构设计的重要部位,它与普通的楼盖不同,能满足建筑对层高、空间、自重及抗震等更高要求。在保证建筑物安全的前提下,使布置结构更合理,从而降低工程成本。
1 研究背景
现代高层住宅和工业厂房设计需要大柱网、大开间,简单通过普通的混凝土增加板厚,板的自重加大,致使造价高和施工难。同时在某种程度上降低层高,也导致使用空间的有效利用率降低。常规的梁板结构具有住宅套型固定、隔墙布置不灵活等特点,不便于日后使用功能的变动。为满足这一需求,新型楼盖技术应运而生,如无粘结预应力无梁楼盖、现浇空心混凝土无梁楼盖、预应力空心板楼盖等。混凝土密肋楼盖生产工艺和设备简单,吊运和安装方便,减少了施工工序和钢筋绑扎工作量、钢筋的绑扎质量容易保证,提高施工效率,外观质量好、平整清洁,改善施工环境,能显著降低工程建设成本。
2 研究现状
2.1 混凝土楼盖发展
为满足现代建筑对大开间、大柱网的需求,人们研究并提出了各种新技术、新材料及新结构。我国对楼盖结构的研究已经获得了一些新的研究成果,如预应力钢筋混凝土板柱结构、钢筋混凝土空腹夹层板柱结构、无粘结预应力无梁楼盖体系等。其中混凝土密肋楼盖技术是重点研究对象,受到建筑行业的高度重视。
在现今社会发展较好的三种新型预应力混凝土楼盖,分别为密肋板、空心板和夹层板。可见混凝土密肋楼盖在预应力结构领域也有一席之地。
2.2 混凝土密肋盖
2.2.1 定义
密肋板也称网格板、华夫板(Waffleslabs)或加肋板[6]。密肋楼盖是指在实际工程中单向或双向肋形楼盖的肋距≤1.5 m,其中双向密肋楼盖受力为双向共同承受载荷效应,受力性能提高。
板型上,密肋板由实心平板在板底合理规律的布置正交或斜交于柱子轴线的空心格子所形成。考虑施工吊装和钢筋配置的合理性,尽量采用正方形格子,其他格子为辅。密肋楼盖通过减少板自重,满足大开间、大柱网及层高等工程实际要求。
2.2.2 分类
按板型的不同可将混凝土密肋板分为三类:全密肋、柱子周围实心(平柱帽或比板肋加厚的柱帽)和柱间轴线上实心(加柱上板带或称为柱上扁梁或扁平梁)。结构受力分析时,全密肋和柱子周围实心可作为板柱体系;柱间轴线上实心可作为框架扁梁体系。
2.2.3 适用范围
混凝土密肋楼盖构造简单,施工难度低,合理和经济,适用于大空间的建筑。根据密肋楼盖的设计理念,能有效减轻结构自重,满足层高和抗震的需求,对地基和基础都有利。因此在设计中,其受建筑高度和层数的影响较小。与普通楼板相比,密肋楼盖节省的钢筋和混凝土可达30%~40%,降低楼板成本1/3左右,而且具有刚度大、变形小、抗震性能好的特点。
当密肋楼盖的肋距>1.0 m时,可根据不同建筑制定不同装修方案,使其更加美观。当有特殊情况要求时,楼盖可以不设吊顶,以增加室内净高,节省更多的原料,达到降低建筑成本目的,对多层和高层建筑在减轻自重方面有显著成效。
混凝土密肋楼盖可以与其他结构进行组合设计,如剪力墙、筒中筒等。组合后的结构能够提高结构性能,降低工程造价。
2.2.4 设计和构造要求
1)民用住宅的密肋板网格尺寸宜采用600×600(mm)和900×900(mm)。按柱网或开间的尺寸分类:6~9 m时,柱网上有扁平梁的板肋总厚度可采用170~270 mm(跨高比l/h≤35),否则采用200~300 mm(跨高比l/h≤35);7.2~12m的公共建筑和轻工业厂房的密肋板网格尺寸宜采用1 200×1 200(mm)和1 500×1 500(mm),其中当跨高比l/h为30~35时,宜配预应力的梁、扁梁、扁平梁[1,2]。跨高比l/h≥30的密肋板、扁梁或扁平梁均应验算挠度,特别是长期挠度[3,4]。
2)每个格子的板面厚度为60~80 mm,为预埋管线提供方便。当建筑水电无需在该板面埋置管线时,板厚可酌情降低,但不得小于40 mm。
3)密肋板的板面宜采用550级冷轧带肋AR5@150×150或200×200的点焊网片,位置居中。
4)板的预压应力相关规定:板肋中宜为2~4 N/mm2,扁平梁内宜控制为3~6 N/mm2。对比普通预应力,板的预应力要求有所提高,故在结构变形验算时应考虑预应力影响和长期挠曲变形以及轴向压缩作用[4]。
2.2.5 受力分析
混凝土密肋楼盖体系按空间受力体系分析,考虑梁与梁、梁与板的相互作用。最早提出密肋楼盖计算方法的是Timoshenko,他主张利用各向异性理论求解结构内力。以该理论为基础,即弹性薄板法。极限承载力采用屈服线理论计算,挠度采用弹性理论计算。实际工程中,由于密肋楼盖结构分析复杂,可利用弹性理论进行计算,如有限元法、等刚度法及网格梁法等。
3 研究实例
3.1 工程概况
厦门市航空物流运营服务中心工程由1#、2#、3#三栋办公楼组成,总建筑面积为11.2万m2。以1#办公楼为例,地上共11层,结构总高度为40.5 m。结构是钢筋混凝土框架剪力墙。效果图如图1所示。
3.2 结构布置
该建筑选择肋梁间距为1 m的混凝土双向密肋楼盖。根据规范规定,板厚最小厚度采用50 mm,其中楼层处密肋楼板板厚为50 mm,肋梁高为330 mm,配置双向Φ6@200钢筋;屋面处混凝土密肋楼板板厚为80 mm,肋梁高为330 mm,配置双层双向Φ6@150钢筋;在3层和7层转换层处密肋楼板应局部加强,板厚为100 mm,肋梁高为330 mm,配置双层双向Φ6@150[4]。
3.3 设计优缺点
办公楼采用混凝土双向密肋楼盖,具有密肋楼盖的典型特点。建筑中密肋楼盖有效降低结构自重,满足楼层净高和航空限高。密肋楼盖中充分利用梁板作用,相互影响,两者协同作用提高楼板刚度和强度。密肋楼盖的肋梁梁底高度统一,降低施工吊装困难,同时为将来建筑设计中水电管线埋置提供方便。办公区的用户依据使用功能的不同,可灵活布置,合理规划,使建筑面积有效利用。
但由于该办公楼的建筑设计平面多为弧形,致使模壳类型繁多。因此配置的密肋楼盖弧形肋梁提高了工程成本,为施工增加难度。在钢筋安装和混凝土振捣方面也同样出现困难。楼盖厚度是50 mm,声波在楼板的传递过程中的损耗量减小,导致楼板隔音效果较差,隔音问题有待解决。
4 结论
高层和大跨度房屋的需求与日剧增,普通的梁板远远不能满足人们的使用要求。近年来,混凝土密肋楼盖发展迅速,我国已有应用混凝土密肋楼盖的建筑。随着关于密肋楼盖的试验研究、理论分析和工程设计的实现,该技术会给建筑领域带来更多的经济效益和技术革新。本文通过对厦门航空物流运营服务中心工程实例的研究,得到混凝土密肋楼盖在外荷载一定的情况下,能减小结构自重、提高刚度、改善变形性能。
参考文献
[1]邱则有.现浇混凝土空心楼盖[M].北京;中国建筑工业出版社,2007.
[2]徐金声,薛立红.现代预应力混凝土楼盖结构[M].2版.北京;中国建筑工业出版社,2013.
[3]大柱网楼盖结构专题研究组.大柱网双向无粘结预应力混凝土密肋楼盖结构设计与施工建议[J].建筑科学,1996,21(1):18
[4]徐金声,薛立红.预应力混凝土受弯构件长期反拱和挠度的合理估算方法[J].建筑结构,2011,41(1):95-102.