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摘要:为改善地下室净空条件,提高梁端抗剪性能,通常采用竖向加腋处理的方法。具体施工期间,需要将框架结构的梁柱节点位置处做成三角形,并对两个相交截面同步加大处理,之后再与相交的框架结构一同浇筑。
关键词:结构设计;地下室顶板;加腋大板结构;设计与应用
引言
地下室在现阶段建筑工程中的建设比例不断增加,其主要是用于车库、机房设备、购物中心以及人防工程等方面。针对地下室顶板加腋大板体系结构的实际原理和建设情况进行全面细致的分析,将能够及时发现结构设计过程中存在着的问题,并予以有效处理。
1地下室顶板结构的特点
(1)荷载大:由于景观绿化、设备管线等要求覆土较厚,并伴有消防车荷载与人防荷载。(2)柱网规整,柱距一般为8~10m。(3)地下室净高控制严格,地下室层高一般为3.6~4.2m,设备管线一般需要约600mm高度,梁板结构的梁高约900mm。(4)单位面积造价高。地下室结构的造价占工程土建成本的比例高。(5)抗渗要求高。
2地下室顶板大板加腋结构设计与应用研究
2.1地下室顶加腋大板设计
工程采用盈建科YJKS2.0.2有限元软件进行加腋板设计,板厚为250mm,加腋板厚取500mm,单侧加腋宽度为1000mm,框架梁截面取450mm×900mm。附加恒载为27kN/m2,活荷载为5kN/m2。在计算采用有限元算法时考虑梁弹性变形,并按弹性板6进行整体计算,计算结果如下:板跨中底筋配筋率为0.25%,支座处配筋率为0.26%,配筋率基本相当,实配通长筋为HRB40012@150双层双向配置,支座面筋附加HRB4008@150,同时框架梁跨中底筋配筋率为1.33%,比十字梁减少22%,说明通过加腋调节梁板配筋均达到一个合理的结果。
2.2加腋大板结构的构造措施
(1)板厚:一般地下室柱网8.0~9.0m,可取200~250mm;梁边加腋高度处总高一般可取板厚的2~2.5倍,加腋的斜率一般可取1∶4~1∶8,加腋长度一般可取板净跨度的1/6~1/5。(2)楼板加腋处主要承受负弯矩,其底部为板的受压区,故楼板加腋处板底斜筋可按加腋板跨中厚度的最小配筋率设计,如作为上部结构嵌回部位的地下室顶板,满足较薄处板配筋率0.25%的要求,则200mm厚的加腋板,加腋处板底斜筋可配C10@150。(3)加腋楼板支座处的板面负筋采用通长筋加附加筋的形式。板面配筋宜按最小配筋率的要求双向通长配筋,为控制裂缝减少板面配筋量,板面通长筋可按双向间距@150,支座配筋不足处附加短筋@150且支座处应满足平均板厚的最小配筋率要求,附加面筋伸入板内的长度可取1/4板净跨。(4)板底配筋:按最小配筋量和跨中计算值取大值配置,加腋处构造斜筋满足较薄处板厚的最小配筋率即可。跨中底筋与加腋处构造斜筋相互搭接20d。(5)裂缝控制:按有限元分析,1.0恒+0.5活(不考虑消防车荷载)计算弯矩准永久值作为控制裂缝的弯矩值,板面控制裂缝不大于0.2mm,板底控制裂缝不大于0.3mm。
2.3结构受力分析
采用常规的计算软件无法对加腋大板的结构受力状况作出准确计算,而应当使用盈建科软件对结构的受力情况进行计算与分析。计算发现,在变截面位置处,板面弯矩相对较大,但等截面区域的弯矩较小。此外,计算发现加腋大板是结构弯矩的主要承担对象,因而设计工作中要对加腋大板的设计引起重视,充分发挥其截面优势。另外,在柱顶位置处应力相对集中,梁支座的钢筋用量比较大。
因而,在开展结构计算与设计工作期间,要结合工程的实际情况,对柱顶位置的配筋状况作出适当调整,提高结构设计的科学性。
2.4不同顶板形式的经济指标比较
除了加腋大板结构应用形式之外,在整个地下室建设中还会出现一些其他类型的结构,井字梁结构便是其中之一。站在该结构应用角度来说,其主梁截面需要控制在400mm×900mm,次梁截面需要保持在250mm×650mm范围内,在顶板设计上,主要应用的混凝土类型为C30。除此之外,十字梁机构也能在地下室顶板施工过程中发挥出作用,其主梁和次梁的规格分别为400mm×900mm以及250mm×750mm,在混凝土型号确定上,与井字梁保持一致。分析具体加腋板结构方案受力情况,需要将各项方案中的荷载设计情况展示出来,此时,结构计算软件的应用显得尤为重要,经过全面比对之后,整个混凝土和配筋情况便会充分展示出来。首先,在加腋大板结构方案设计上,所涉及的混凝土使用量约为0.45m3/m2,钢筋使用数量大约为37kg/m2。其次,如果是十字梁结构方案,其混凝土使用量约为0.3m3/m2,钢筋使用量约为43kg/m2。如果是井字梁结构,则混凝土和钢筋的使用量分别为0.34m3/m2和45kg/m2。从上述统计结果中可以看出,加腋大板在设计过程中耗费的混凝土数量较多,但钢筋的使用量较少,这与具体设计工作要求相符。
2.5施工图设计程序
一般来说,可以将加腋大板结构的设计工作分为以下4个部分。1)要结合工程的实际状况选取合理的梁截面、板截面形式,并以此为依据进行有限元模型的创建。2)应用盈建科软件等软件创建等截面模型,对结构进行受力分析。3)使用有限元软件对梁腹板所需承担的总弯矩进行计算,在此基础上开展配筋工作。4)对T形梁翼缘配筋状况作出验算,同时还要根据裂纹管理标准对裂纹宽度进行计算。
3加腋大板体系的优势
建筑地下室顶板采用加腋大板体系,将能够承担起更大的楼面负荷,并且具有良好的防水和抗渗效果,能够良好满足当前建筑结构的设计要求。首先,加腋大板体系具有科学的受力模式。楼板需要能够满足楼层的实际需求,最大限度的延伸板跨,体现出厚板的强度和刚度。加腋整间大板的结构形式中,积极采用双向拱结构,具体设计工作过程中,需要按照平面板构的要求,充分有效的突出受力原理和外形方面的优势。其次,施工过程较为便捷。采用加腋大板体系的施工结构模式,不采用次梁平板的方式,将能够具有较为良好的便捷性效果,这主要是因为其在模板的安装、制作和捆扎程序方面的节省了时间和材料,有效减少了工程项目的施工时间,使得工程项目在规定的工期内按时完工的可能性大大增加。
结语
加腋大板结构的应用能够有效缩短施工周期、降低施工成本,并发挥其厚度方面的优势。在开展加腋大板结构的设计时,要从工程实际需求出发,重点做好梁截面、板截面的设计与选型。同时,还要借助有限元模型对加腋大板结构的受力状况进行全面的分析,不断优化结构的受力状况,降低施工中混凝土、钢筋等材料的用量,提高工程经济效益。
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