淺談單建地下車庫現澆混凝土空心樓蓋設計

李麗娟

[摘要]項目建設時,城市建設的規劃管理部門現在均要求配有一定數量的地下停車位。為合理利用地下空間,建筑物之間的綠地或廣場下面一般均設單建地下車庫。由于車庫本身要求有一定凈高及柱距,如采用梁板式頂板,則可減小車庫整體埋深(相對梁板式減小埋深500mm以上),并可產生較好的經濟效果。

[關鍵詞]地下車庫 現澆混凝土 空心樓蓋

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810083-01

一、結構分析

無梁樓蓋的內力計算目前有多種方式,如直接設計法,等代框架法等。在豎向荷載作用下,直接計算設計法計算簡單,但其限制條件較多,如在結構的每個方向至少有三個連續板跨;所有區格板均為矩形,各區格板的長度不大于2;兩個方向的相鄰兩跨的跨度差均不大于長跨的1/3;柱子離相鄰柱中心線的最大偏差在兩個方向均不大于偏心方向跨度的10%;荷載僅為豎向重力荷載,可變荷載標準值不超過永久荷載標準值的2倍等。當不滿足上述條件時,也可采用等代框架法。但因在無梁樓板的內力計算中趨于保守,且計算工作量大,故工程平面及柱網較復雜時,如采用有限元計算,則更為快捷,結果更為可靠。

現澆混凝土空心樓蓋體系采用柱間設置暗梁,在暗梁形成的區格內布置混凝土薄壁空心管,柱頂部設置托板。工程主要設計難點在于:(1)保證模型的真實性,即保證受壓區高度小于頂板厚度及板底厚度。(2)保證沖切承載力。

二、整體電算分析

采用SATWE軟件中的復雜樓板有限元分析與設計軟件(SlabCAD)進行分析計算。建模過程中如下幾點要特別注意:1. 虛梁(100×100)的輸入,輸入虛梁的目的有兩點,其一是為了SlabCAD軟件在接PMCAD前處理過程中能夠自動讀到樓板的外邊界信息,其二是為了輔助樓板單元劃分。虛梁沒有剛度,不參與計算,SlabCAD的前處理會自動將所有虛梁刪掉。2. 荷載的輸入,在將空心樓板折算成等效板厚的同時,要考慮混凝土空心管及暗梁的重量。3. 在SATWE中將樓板定義為彈性板6(程序真實地計算樓板平面內和平面外的剛度)

三、構造要求

(一)確定板頂和板底的厚度。首先確定受壓區高度(x)。根據SlabCAD計算結果,查出最大彎矩M,從而推導出α=(M/fcbh0)1/2,ζ=1-(1-2α)1/2,x=ζh0。

其次應根據板鋼筋直徑及保護層厚度。因現澆混凝土空心樓蓋較厚,考慮施工振搗問題,則順筒肋寬取為80～100mm。根據現澆混凝土空心樓蓋結構技術規程第6.1.6條計算縱向受力鋼筋最小配筋率時,樓板截面面積應按樓板的實際截面計算。構造配筋直徑12～16mm,保護層厚度取20mm,則厚度約為50mm。

根據上述兩條件取較大值。

(二)暗梁的設置。一般在抗震設計時無柱帽的板柱-剪力墻結構沿縱橫柱軸線在板內設置暗梁,暗梁寬度可取與柱寬度相同或柱寬度以外各1.5倍板厚,但對于一下車庫的現澆混凝土空心樓蓋也應設置暗梁。暗梁寬度的寬度主要由沖切決定,并考慮混凝土布置薄壁混凝土空心管的影響。暗梁配筋滿足以下兩點要求:

1.柱上板帶內不少于1/2的鋼筋應配置在暗梁內,暗梁下部鋼筋不宜小于上部鋼筋的1/2。暗梁內通長布置的板面鋼筋不應少于1/2。

2.暗梁應采用不少于四肢的封閉箍筋,箍筋直徑不應小于8mm,間距不應大于300mm。

3.箍筋加密區應延伸到柱帽邊加一個板厚,箍筋間距不應大于100mm。

設置暗梁有兩個作用,一是滿足沖切承載力的要求,二是減小板鋼筋的直徑。此外暗梁頂部的保護層取為板頂厚度,底部取為30mm,這是因為板的上下兩個方向的鋼筋均應置于暗梁上下縱筋之上,如暗梁上部保護層也取為30mm,則暗梁部位板鋼筋的保護層就將不足。

(三)柱帽的設置。柱帽的設置即可減小柱頂板的彎矩,又可使柱頭對板的沖切有利,因此柱帽的設置是必要的。

四、沖切承載力計算

無梁樓蓋受力最重要的是柱頭對板的沖切及頂板板托邊緣h0/2處沖切,當板的受沖切載力不滿足要求,且板厚一定時,板柱節點有以下幾種形式:(1)置抗剪箍筋;(2)配置抗剪彎起筋;(3)配置剪力鍵(工字鋼或槽鋼)。因現澆混凝土空心樓蓋采用設置暗梁形式,故采用配置抗剪箍筋,特別要強調的是由于布置了混凝土空心管,沖切邊僅取4倍的暗梁寬度,順筒肋寬不考慮。

五、布置混凝土薄壁空心管及布筋

區格板內筒芯宜沿受力較大的方向順向布置,管長應控制在1000～2000mm之間。管太短則橫肋必然增加,經濟效果不好。管太長,不易生產,運輸及施工。圖1為某工程混凝土薄壁空心管布置圖。

因混凝土薄壁空心管在澆筑混凝土時,容易上浮,故板上下均應配置通長的鋼筋網片。同時在順筒肋內配置抗浮鋼筋(Ф6@400),如圖2示。抗浮鋼筋的橫筋應與豎筋焊接,豎筋同時鉤住板的上下筋。此方法在實際應用中非常好,混凝土薄壁空心管在澆筑混凝土時,沒有出現上浮現象。

六、結語

隨著城市地下空間開發利用程度的提高,純地下結構越來越多,其埋置深度也將會增大,這就要求設計人員在滿足建筑要求的同時,要降低結構埋深,合理控制投資成本。是否采用現澆混凝土空心樓蓋的形式,控制因素可能是多方面的,對具體問題,應通過技術經濟的對比作出合理的選擇。

參考文獻:

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