浅谈单建地下车库现浇混凝土空心楼盖设计

李丽娟

[摘要]项目建设时,城市建设的规划管理部门现在均要求配有一定数量的地下停车位。为合理利用地下空间,建筑物之间的绿地或广场下面一般均设单建地下车库。由于车库本身要求有一定净高及柱距,如采用梁板式顶板,则可减小车库整体埋深(相对梁板式减小埋深500mm以上),并可产生较好的经济效果。

[关键词]地下车库 现浇混凝土 空心楼盖

中图分类号:TU2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810083-01

一、结构分析

无梁楼盖的内力计算目前有多种方式,如直接设计法,等代框架法等。在竖向荷载作用下,直接计算设计法计算简单,但其限制条件较多,如在结构的每个方向至少有三个连续板跨;所有区格板均为矩形,各区格板的长度不大于2;两个方向的相邻两跨的跨度差均不大于长跨的1/3;柱子离相邻柱中心线的最大偏差在两个方向均不大于偏心方向跨度的10%;荷载仅为竖向重力荷载,可变荷载标准值不超过永久荷载标准值的2倍等。当不满足上述条件时,也可采用等代框架法。但因在无梁楼板的内力计算中趋于保守,且计算工作量大,故工程平面及柱网较复杂时,如采用有限元计算,则更为快捷,结果更为可靠。

现浇混凝土空心楼盖体系采用柱间设置暗梁,在暗梁形成的区格内布置混凝土薄壁空心管,柱顶部设置托板。工程主要设计难点在于:(1)保证模型的真实性,即保证受压区高度小于顶板厚度及板底厚度。(2)保证冲切承载力。

二、整体电算分析

采用SATWE软件中的复杂楼板有限元分析与设计软件(SlabCAD)进行分析计算。建模过程中如下几点要特别注意:1. 虚梁(100×100)的输入,输入虚梁的目的有两点,其一是为了SlabCAD软件在接PMCAD前处理过程中能够自动读到楼板的外边界信息,其二是为了辅助楼板单元划分。虚梁没有刚度,不参与计算,SlabCAD的前处理会自动将所有虚梁删掉。2. 荷载的输入,在将空心楼板折算成等效板厚的同时,要考虑混凝土空心管及暗梁的重量。3. 在SATWE中将楼板定义为弹性板6(程序真实地计算楼板平面内和平面外的刚度)

三、构造要求

(一)确定板顶和板底的厚度。首先确定受压区高度(x)。根据SlabCAD计算结果,查出最大弯矩M,从而推导出α=(M/fcbh0)1/2,ζ=1-(1-2α)1/2,x=ζh0。

其次应根据板钢筋直径及保护层厚度。因现浇混凝土空心楼盖较厚,考虑施工振捣问题,则顺筒肋宽取为80～100mm。根据现浇混凝土空心楼盖结构技术规程第6.1.6条计算纵向受力钢筋最小配筋率时,楼板截面面积应按楼板的实际截面计算。构造配筋直径12～16mm,保护层厚度取20mm,则厚度约为50mm。

根据上述两条件取较大值。

(二)暗梁的设置。一般在抗震设计时无柱帽的板柱-剪力墙结构沿纵横柱轴线在板内设置暗梁,暗梁宽度可取与柱宽度相同或柱宽度以外各1.5倍板厚,但对于一下车库的现浇混凝土空心楼盖也应设置暗梁。暗梁宽度的宽度主要由冲切决定,并考虑混凝土布置薄壁混凝土空心管的影响。暗梁配筋满足以下两点要求:

1.柱上板带内不少于1/2的钢筋应配置在暗梁内,暗梁下部钢筋不宜小于上部钢筋的1/2。暗梁内通长布置的板面钢筋不应少于1/2。

2.暗梁应采用不少于四肢的封闭箍筋,箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于300mm。

3.箍筋加密区应延伸到柱帽边加一个板厚,箍筋间距不应大于100mm。

设置暗梁有两个作用,一是满足冲切承载力的要求,二是减小板钢筋的直径。此外暗梁顶部的保护层取为板顶厚度,底部取为30mm,这是因为板的上下两个方向的钢筋均应置于暗梁上下纵筋之上,如暗梁上部保护层也取为30mm,则暗梁部位板钢筋的保护层就将不足。

(三)柱帽的设置。柱帽的设置即可减小柱顶板的弯矩,又可使柱头对板的冲切有利,因此柱帽的设置是必要的。

四、冲切承载力计算

无梁楼盖受力最重要的是柱头对板的冲切及顶板板托边缘h0/2处冲切,当板的受冲切载力不满足要求,且板厚一定时,板柱节点有以下几种形式:(1)置抗剪箍筋;(2)配置抗剪弯起筋;(3)配置剪力键(工字钢或槽钢)。因现浇混凝土空心楼盖采用设置暗梁形式,故采用配置抗剪箍筋,特别要强调的是由于布置了混凝土空心管,冲切边仅取4倍的暗梁宽度,顺筒肋宽不考虑。

五、布置混凝土薄壁空心管及布筋

区格板内筒芯宜沿受力较大的方向顺向布置,管长应控制在1000～2000mm之间。管太短则横肋必然增加,经济效果不好。管太长,不易生产,运输及施工。图1为某工程混凝土薄壁空心管布置图。

因混凝土薄壁空心管在浇筑混凝土时,容易上浮,故板上下均应配置通长的钢筋网片。同时在顺筒肋内配置抗浮钢筋(Ф6@400),如图2示。抗浮钢筋的横筋应与竖筋焊接,竖筋同时钩住板的上下筋。此方法在实际应用中非常好,混凝土薄壁空心管在浇筑混凝土时,没有出现上浮现象。

六、结语

随着城市地下空间开发利用程度的提高,纯地下结构越来越多,其埋置深度也将会增大,这就要求设计人员在满足建筑要求的同时,要降低结构埋深,合理控制投资成本。是否采用现浇混凝土空心楼盖的形式,控制因素可能是多方面的,对具体问题,应通过技术经济的对比作出合理的选择。

参考文献:

[1]李国胜,简明高层钢筋混凝土结构设计手册(第二版),中国建筑工业出版社,2003.

[2]现浇混凝土空心楼盖结构设计规程,中国计划出版社,2004.

[3]全国民用建筑工程设计技术措施,结构,中国计划出版社,2003.

[4]混凝土结构设计规范(GB50010-2002).

[5]李俊兰、吕志涛、周德,地震作用下板柱结构等代框架法计算模型的研究,建筑结构学报,1992.20.

[6]朱聘儒,双向板无梁楼盖,北京:中国工业出版社,1999.