建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與探討

閆愛田

摘 要：建筑工程無(wú)梁樓蓋是由鋼筋混凝土板和柱構(gòu)成的樓蓋結(jié)構(gòu)體系。本文結(jié)合地下室無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，對(duì)地下室無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行綜述，簡(jiǎn)述了建筑工程地下室構(gòu)造措施，

關(guān)鍵詞：地下室無(wú)梁樓蓋;工程事故;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

地下室無(wú)梁樓蓋可有效地減小地下室層高，有利于鋪設(shè)設(shè)備管線，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，因此深受建設(shè)單位的喜愛。但無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)體系的缺陷也很明顯，尤其是板柱節(jié)點(diǎn)的沖剪破壞，具有脆性破壞特征，延性較差，節(jié)點(diǎn)破壞后容易引起結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。實(shí)際工程中，地下室無(wú)梁樓蓋由于覆土厚度、施工不均勻荷載及跨度差異等影響，會(huì)產(chǎn)生較大的不平衡彎矩，使節(jié)點(diǎn)處更容易發(fā)生沖剪破壞。參照更多地下室無(wú)梁樓蓋的工程事故，會(huì)發(fā)現(xiàn)雖然通常施工超載是造成破壞的主要原因，但地下室無(wú)梁樓蓋的設(shè)計(jì)也存在很多問題。為了避免該類事故的發(fā)生，正確合理的對(duì)地下室無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從節(jié)點(diǎn)的沖剪破壞到防止連續(xù)倒塌，都對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出了更高要求。

1 地下室無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 無(wú)梁樓蓋的傳力途徑

無(wú)梁樓蓋是由樓板、柱和柱帽組成的板柱結(jié)構(gòu)體系，樓面荷載由樓板傳給柱子。柱上板帶可以近似認(rèn)為是超寬梁，部分樓面荷載通過柱上板帶直接傳遞給柱，其余部分樓面荷載對(duì)柱上板帶產(chǎn)生扭矩，再由柱上板帶將這些扭矩及彎矩傳遞給柱子，由柱承受豎向荷載及彎矩。

1.2 無(wú)梁樓蓋的計(jì)算

無(wú)梁樓蓋的常用板帶設(shè)計(jì)方法中，現(xiàn)階段主要用的是有限元方法，各種設(shè)計(jì)軟件均有相應(yīng)模塊。設(shè)計(jì)建模時(shí)，根據(jù)實(shí)際工程，布置暗梁及柱帽，計(jì)算時(shí)使暗梁與彈性板變形協(xié)調(diào)，設(shè)置柱帽時(shí)暗梁端部按加腋處理。計(jì)算結(jié)果提供柱帽配筋、柱對(duì)樓板的沖剪計(jì)算及樓板配筋等信息。

1.3 計(jì)算結(jié)果的分析判斷

無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)的坍塌，沖剪破壞是主要原因，板柱節(jié)點(diǎn)屬于關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，沖剪的計(jì)算和結(jié)果復(fù)核尤其重要。地下室無(wú)梁樓蓋設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，未充分考慮覆土荷載和施工荷載的不均勻布置。通常，覆土荷載作為恒荷載輸入，施工荷載為地下室頂板范圍內(nèi)滿布，計(jì)算軟件對(duì)這些荷載無(wú)法進(jìn)行不均勻布置的包絡(luò)計(jì)算，設(shè)計(jì)會(huì)偏于不安全。荷載不均勻布置產(chǎn)生不平衡彎矩，使得板柱節(jié)點(diǎn)位置剪應(yīng)力分布不均勻，引起沖剪承載力不足。從已經(jīng)發(fā)生的工程事故中也可以看到，偏心沖剪破壞在坍塌開始發(fā)生時(shí)是主要的破壞形式。選取代表性的板柱節(jié)點(diǎn)，并充分考慮不平衡彎矩，對(duì)沖剪承載力復(fù)核是地下室無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)安全的重要保證。

無(wú)梁樓蓋的計(jì)算中，比較容易忽視的是柱上板帶和柱帽范圍裂縫寬度的計(jì)算，現(xiàn)有的部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件對(duì)裂縫計(jì)算還不完善，或根本不能輸出結(jié)果。而裂縫的開展對(duì)抗彎承載力有較大影響，只有保證足夠的抗彎承載力，抗沖剪的重點(diǎn)設(shè)計(jì)才能發(fā)揮作用。這就需要設(shè)計(jì)人員對(duì)裂縫計(jì)算結(jié)果進(jìn)行手算復(fù)核，將裂縫寬度控制在 0.2mm 以內(nèi)，保證支座鋼筋配置數(shù)量。

2 構(gòu)造措施

2.1 基礎(chǔ)樁保護(hù)

第一，在基坑支護(hù)過程中，應(yīng)充分掌握基礎(chǔ)樁實(shí)際分布情況和樁頂實(shí)際標(biāo)高，在開工前確定所有樁位，并采用標(biāo)志點(diǎn)標(biāo)出，以便在開挖中躲避樁位。

第二，道路設(shè)置時(shí)，應(yīng)躲避樁位較為密集的部位，當(dāng)條件允許時(shí)，可不從樁位上通過。

第三，樁機(jī)行走和挖土過程中，應(yīng)防止與樁身發(fā)生碰撞，土方開挖時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減慢速度，在樁承臺(tái)分布較為密集的部位，應(yīng)使用小型挖機(jī)進(jìn)行開挖;對(duì)于樁體周圍土方，采用人工清理，再用挖機(jī)及時(shí)運(yùn)走土方。

第四，將土方開挖到承臺(tái)附近后，應(yīng)安排專人對(duì)挖機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)進(jìn)行指揮，以保證開挖施工的協(xié)調(diào)性。

第五，當(dāng)條件允許時(shí)，樁施工中應(yīng)盡量多送樁，以此減少開挖時(shí)工程樁外露的時(shí)間。

第六，針對(duì)外露的樁，需在開挖的同時(shí)鋸除，防止土方開挖過程中與樁發(fā)生碰撞使其傾斜。

2.2 冠梁施工

第一，冠梁所用鋼筋的規(guī)格尺寸與形狀都應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范提出的要求;不同部位鋼筋的安裝與綁扎應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;通過現(xiàn)澆而成的冠梁，其拐角處設(shè)置的鋼筋必須滿足錨固長(zhǎng)度要求。

第二，冠梁施工應(yīng)使用商品混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為 C30 以上，保護(hù)層厚度按 25mm 嚴(yán)格控制。在冠梁施工過程中，應(yīng)對(duì)管樁頂部進(jìn)行修鑿，到設(shè)計(jì)標(biāo)高為止，設(shè)置在樁頭處的錨固筋需滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

第三，冠梁上的縱向鋼筋應(yīng)以單面焊接為主，輔以必要的機(jī)械連接，連接接頭處的錯(cuò)開必須滿足規(guī)范要求，加強(qiáng)筋、縱筋和鋼筋都應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行擺放。

第四，標(biāo)高、水平軸線偏差支撐與立柱軸線偏差、支撐，兩端高差均不大于 30mm，支撐彎曲度 L/1？000。

2.3 支撐系統(tǒng)施工

第一，支撐系統(tǒng)的施工和拆除順序都應(yīng)與設(shè)計(jì)工況完全一致，嚴(yán)格遵循先支撐、后開挖的基本原則。其中，施工順序?yàn)椋合攘⒅笾?，最后?duì)連系梁進(jìn)行施工。拆除順序?yàn)椋合冗B系梁，后拆除支撐，最后拆除立柱。

第二，支撐定位應(yīng)準(zhǔn)確，且平直度滿足設(shè)計(jì)要求。只有這樣，才能使支撐滿足軸心受壓要求。

第三，支撐施工過程中，可在基坑的外部按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度通過拼接形成整體，利用起重機(jī)把鋼管吊裝到設(shè)計(jì)要求位置。如果支撐長(zhǎng)度不足，則應(yīng)制作 1 個(gè)連接管，注意不可在活動(dòng)端設(shè)置過多墊塊。

第四，在鋼管支撐施工過程中，應(yīng)做好以下質(zhì)量控制工作：譹 訛鋼支撐之間的連接優(yōu)先考慮螺栓連接，所用螺栓的強(qiáng)度應(yīng)較高;如果平面外有彎曲，應(yīng)通過焊接予以加強(qiáng);譺 訛連接法蘭盤之前應(yīng)進(jìn)行整形處理，變形的法蘭盤禁止使用;譻 訛鋼管支撐處標(biāo)高偏差不能超過 30mm，而平面位置的偏差不能超過50mm。

第五，待底板與換撐板均施工完成且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除鋼管支撐。

結(jié)束語(yǔ)

地下室無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)的受力體系并不復(fù)雜，但其冗余承載力相較梁板結(jié)構(gòu)偏低，所以其質(zhì)量安全控制不光需要科學(xué)的設(shè)計(jì)，還要求各建設(shè)主體單位履行相應(yīng)的職責(zé)。施工圖中應(yīng)明確注明使用荷載及施工荷載限值，并向建筑單位、施工單位充分說明設(shè)計(jì)意圖，做好施工圖設(shè)計(jì)交底工作，以保證建設(shè)工程安全，避免工程事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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