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1、混凝土技术与混凝土外加剂研讨会论文嘉逸名庭地下室顶板预应力楼盖设计欧石军(广东福银预应力新技术发展有限公司, 佛山 528000)摘要：根据嘉逸名庭地下室顶板预应力结构设计来谈该类复杂地下室结构设计要点和一些细节的处理以及预应力技术抗裂的效果的简介。 一 工程概况：嘉逸名庭位于长沙市河西岳麓区咸嘉新村，由长沙咸嘉房地产开发有限公司开发，项目占地面积 11769.65 平方米，总建筑面积 3.6 万平方米，一层地下室车库，地上 5栋 18 层住宅，1 栋 8 层住宅。南北向长约 130 米,东西向长约 96 米地下室建筑布置如图所示：作者：欧石军, 男, 1980.2 出生, 2003 年毕业于
2、湖南大学混凝土技术与混凝土外加剂研讨会论文二 结构布置: 5 栋 18 层住宅 1 栋 8 层住宅上面设置伸缩缝,顶板则把各个塔楼连成一片,做成无缝结构。由于住宅内柱子和混凝土墙分布很不规则,所以均采用框架-剪力墙结构体系 ,只有单层的屋顶花园柱子分布规则,则可以做无梁板,在做了有梁结构与无梁结构的经济分析之后,发现无梁板结构每平方米可以省约 50 元。结构布置如图所示：有梁板结构分四大块,板厚人防部分取 250mm,非人防部分取 200mm,无梁板也分为四大块,无梁板厚均由抗冲切决定,为了节约板厚,在柱头处设置约 1/6 跨度为边长的柱帽,设置约 1/3 跨度的托板,托板处板厚为 650mm
3、 和 600mm, 下面人防部分跨度比较大取 340mm,其余均取 320mm。由于顶板室内要覆土 1m,室外覆土 0.85m,负一层标高为-混凝土技术与混凝土外加剂研讨会论文4.200m,所以负一层层高高只有 3.2m,如果有梁板的梁按普通做法,则层高只有 2.42.7米,风管不好布置,所以梁全部采用反梁,。三 内力计算:整体结构用 PKPM 系列软件 SATWE 按人防和非人防分别计算,对梁进行配筋。对于无梁板,采用等代框架法进行内力计算,得到支座弯矩按柱上板带 0.75 和跨中板带0.25 的分配系数进行弯矩分配,其中柱上板带宽取托板宽+1.0 板厚,其余为跨中板带; 跨中弯矩取板带整宽
4、计算,不再分柱上和跨中板带。由于整个楼板结构复杂,按等代框架计算无梁板内力并不能比较准确求出局部的内力,局部某些地方内力分布比较复杂。楼板又按 PKPM 系列 SATWE 项中”复杂楼板有限元分析”程序以 1.0m 为单元对整个楼板准确建模并做有限元分析。得到内力分布之后,对复杂局部进行有效配筋。四 配筋及无梁板配筋本结构采用预应力与非预应力混合配筋方式,其中人防部分采用有粘结预应力筋,非人防部分采用无粘结预应力筋,预应力筋数量由抗烈度法估算,非预应力筋配筋梁由计算得到。人防部分考虑有预应力筋的作用,故非预应力筋最小配筋率为 0.25%;非人防部分按无粘结预应力规程取 0.25%,包括暗梁纵筋
5、。考虑到无缝且双向均较长,无论是有梁板还是无梁板,板顶均设置通筋,配筋按计算,且满足相关最小配筋率要求。标准跨无梁板非预应力配筋通用图如下图所示:五 暗梁的设置及作用:柱子之间设置 400mm500mm 的暗梁,暗梁内配置 4 根通长面筋,5 根通长底筋,直径1618mm,柱头暗梁面筋增加职 6 根非预应力筋,用 8mm 直径的四肢箍筋,柱头和托板附近间距 150mm,中间间距为 300400mm.暗梁不是梁,配置暗梁却可以其到如下作用:混凝土技术与混凝土外加剂研讨会论文1. 加强柱子之间的连接;提供构件的强度和抗裂抗变形支持。暗梁筋参与楼板的配筋率计算,当为构造配筋时,可以减少楼板配筋。2.
6、 给面筋提供有效支撑,面筋位置满足设计要求,尤其是配置相当数量的箍筋可以在施工时候被施工人员踩踏而面筋位置保持不变。3. 给预应力筋提供曲线支持。由于预应力布置线形与弯矩保持相似,在暗梁处作为支座,预应力从其上面通过,使预应力处于较好的受力位置。4. 在内力复杂的地方起到加强作用。在有梁板和无梁板相接的地方,如果柱子不规则,则在柱子附近内力分布比较复杂,设置暗梁可以从概念上加强局部,限制集中应力的发展。当然,值得注意的是,这里如果有预应力筋通过时,预应力筋的位置要根据有限元分析内力的结果,以便预应力能发挥其作用且不会带来负面影响。本工程就有许多这样的地方,笔者均参考有限元分析结果,得到合理的配
7、筋量和预应力曲线最佳位置。如下图 1,AL4 的设置,加上设置的 TB9,虽然 AL3 没有连在框架梁上,但 2 个TB9 形成了一个大的支座,AL4 起到加强的作用; 东西向的预应力筋仍然以标准无梁楼盖中的预应力一样通过,南北向的预应力筋仍然不用拐弯,只是在大支座上反弯点位置会有所变化。又如图 2 中,AL4 布置虽然在有限元分析中未能形成明显的支座,但是柱子周围一定范围内,应力力比较集中,AL4 的纵筋对抵抗该处内力集中在概念设计上很有贡献。六. 后浇带和膨胀带的设置根据塔楼和单层群楼及塔楼之间的关系,用 0.8m 的后浇带把结构分成四部分 ,见结构布置图。由于预应力筋有有粘结和无粘结之分
8、,在后浇带处,预应力要断开,且厚张拉;有粘结预应力筋穿过后浇带后浇带与施工麻烦,故后浇带位置就设置在无粘结楼盖靠近有粘结楼盖的附近。后浇带取消了钢板防水的做法而采用橡胶遇水膨胀止水条,预应力可以在后浇带内张拉,比在板面张拉效果和耐久更好。后浇带所在的跨用无粘结预应力筋单跨搭接。由于是无缝结构, 后浇带的设置虽然可以卸掉了相当部分温度收缩应力,而且预应力也可以缓解某些地方收缩应力的发展,但还是不能消除温度收缩应力的存在,混凝土技术与混凝土外加剂研讨会论文所以在后浇带之间设置一些宽 2m 的膨胀加强带,以补偿收缩应力和预应力损失 ,加强带布置见结构布置图。七.其他构造1. 复杂的地下室结构,会遇到
9、一些非正交方向的柱子,如果是有梁板,钢筋的通过,节点性能都有较大的保证;但是若做无梁板,柱帽就不能做斜柱帽 ,斜柱帽和托板之间距离不和谐,应力也有一定影响,这种情况下把柱帽做成直角柱帽,楼板和托板的钢筋可如其他标准斜柱帽.柱帽形状构造如下图 3 所示。另图 3 中柱子错位,2个柱子之间设置断开的 AL5,以便东西向的预应力筋顺利穿过而不受通长暗梁的阻碍;但 2 个柱子之间相连的虚线仍然是南北向预应力筋最高点的连线。2. 减小预压应力差的措施。由于人防部分荷载比较大,尽管材料强度算人防的时候有一定提升,人防无梁板设置的预应力筋还是比非人防需要设置的预应力筋要多许多。这样人防板和非人防板存在不等值
10、的压缩,除了后浇带能卸下相当的预压应力差之外,由于后浇带还是要补上预应力筋。因此,从预应力的布置上,非人防部分的预应力筋采取了逐渐减少预应力筋的办法,在后浇带处进入非人防板时比按非预应力设计要求的预应力筋数量的多配置一些,然后逐渐减少,在离人防板的远端,非人防板就按非人防设计要求的预应力筋数量即可。同样,在配置预应力较多的无梁板和配置预应力筋较少的有梁板相交的地方,注意适当增加有梁板的预应力筋数量和非预应力筋配筋量。3. 为了减少张拉端和锚固端以及减少板面张拉端,在楼板与梁相交的地方,尤其是柱头处,设置梁板共用的预应力筋,其具体构造见图 4。八.结语本工程按后浇带分块施工,至 2006 年 7
11、 月已经施工完大部分地下室顶板。由于工程相关部门管理到位,施工方精心施工,已施工部分只有在中间塔楼 200mm 厚的有梁板出现两条长约 1m 的直线裂缝,该裂缝在两个后浇带的中间且平行后浇带 ,该裂缝自拆混凝土技术与混凝土外加剂研讨会论文模时就发现了,拆模后在上部的施工荷载和反梁约 25cm 积水作用下,该裂缝也未发展,经论证分析,该裂缝为普通的温度收缩裂缝,由于位于室内,处理也简单。其他有梁板及无梁板未发现任何裂缝,得到甲方和监理方的好评。笔者认为,只要混凝土养护得当,预应力结构+后浇带的抗裂性能要优于普通结构+后浇带。首先,预应力在后浇带未浇注混凝土之前张拉给各块混凝土一个压应力,延缓甚至是防止了温度收缩裂缝的出现;而普通混凝土结构 ,缺少这个压应力仍然有可能出现温度收缩裂缝;再者,预应力压缩后浇带之间的混凝土构件 ,减小了后浇带和先浇的混凝土之间的作用力,而普通混凝土在以后后浇带与先浇混凝土共同工作时他们交接处的混凝土仍然存在比预应力结构要大的温度收缩应力,如果这个交界面还存在一些缺陷,则出现裂缝的概率还会增加。合理的设计和精心的施工, 随着工程经验的增加,预应力技术已经广泛应用于当无缝地下室结构,许多已有工程经验证明,该项技术趋于成熟。参考书:1.中国. 建筑工业出版社,东南大学 吕志涛 孟少平 编著2.JGJ92-20043.中国建筑工业出版社 朱聘儒 编著
