空心樓蓋在人防地下室的工程應(yīng)用

高 瑩

(廣州市人防建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510500)

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空心樓蓋在人防地下室的工程應(yīng)用

高 瑩

(廣州市人防建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510500)

以某工程為例，運(yùn)用YJK軟件的有限元法對(duì)方箱空心樓蓋進(jìn)行受力分析，給出了空心樓蓋柱上板帶及暗梁的鋼筋分配圖；針對(duì)施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了具體的解決措施，并闡述了空心樓蓋在人防地下室設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的一些問(wèn)題，為以后類(lèi)似工程設(shè)計(jì)提供參考。

人防地下室，空心樓蓋，有限元法，抗浮措施

0 引言

空心樓蓋由于結(jié)構(gòu)高度矮，自重輕，保溫隔音效果好，剛度大，整體性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于住宅和公共建筑等非人防項(xiàng)目中。且對(duì)于大荷載、大跨度和對(duì)層高受限制的人防地下室也適用。為了將空心樓蓋結(jié)構(gòu)體系在人防地下室中得到更好地推廣和應(yīng)用，本文將以長(zhǎng)株潭鐵路客運(yùn)西站站前南廣場(chǎng)人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，結(jié)合人防戰(zhàn)時(shí)要求，介紹空心樓蓋的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

空心樓蓋芯模通?？煞譃閳A管和方箱兩種類(lèi)型，圓管空心樓蓋在兩個(gè)方向的截面抗彎剛度不一致，而方箱空心樓蓋其剛度在兩跨度方向分布均勻，布置芯模靈活、對(duì)異型的邊板適應(yīng)性強(qiáng)，且空心率比圓管式大。因此，方箱空心樓蓋比圓管空心樓蓋得到更多的青睞。本文空心樓蓋芯模選用方箱形式。

1 空心樓蓋的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

空心樓蓋常用結(jié)構(gòu)計(jì)算方法有5種[1]：

1)擬板法考慮了空心樓蓋中板的特性，當(dāng)樓蓋中的肋梁較密時(shí)其受力特點(diǎn)和變形形式都與實(shí)心板相似，是將樓板按截面抗彎剛度等效原則，等效為實(shí)心板進(jìn)行計(jì)算。擬板法將肋梁等效為實(shí)心板計(jì)算，沒(méi)有考慮梁和板受力特性的差別，忽略了肋梁的抗剪能力。

2)擬梁法是將樓板按剛度等效原則，等效為與板厚等高的密肋梁計(jì)算。擬梁法不能考慮薄板部分的貢獻(xiàn)，忽略了擬梁的剪切和扭轉(zhuǎn)影響[2]，重復(fù)計(jì)算結(jié)構(gòu)自重，需要進(jìn)行荷載折減，支座計(jì)算結(jié)果偏大20%～30%[3]，需要將支座彎矩調(diào)幅系數(shù)調(diào)整到0.8。

3)直接設(shè)計(jì)法即彎矩系數(shù)法，把計(jì)算的總靜力彎矩分配到負(fù)、正彎矩截面，然后把負(fù)、正彎矩再分配到柱上板帶和跨中板帶，這種方法假定條件較多，無(wú)法適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)形式的實(shí)際工程。

4)等代框架法考慮了空心樓蓋的實(shí)際受力形式，能轉(zhuǎn)化為比較熟悉的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。此方法計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際受力情況,但是剛度計(jì)算按最薄弱的截面計(jì)算,使得計(jì)算結(jié)果偏大。且運(yùn)用軟件計(jì)算時(shí)，等代框架的計(jì)算寬度和剛度取值要求較高，軟件輸入比較麻煩,不利于空心樓蓋的推廣與應(yīng)用。

5)有限元法。本文將運(yùn)用YJK軟件的有限元方法對(duì)方箱空心樓蓋進(jìn)行受力分析，YJK使用細(xì)分的彈性板有限元(殼元)模型計(jì)算現(xiàn)澆空心板，對(duì)板元按考慮了空心部分的折算剛度計(jì)算。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程概況

以長(zhǎng)株潭鐵路客運(yùn)西站站前南廣場(chǎng)人防地下室為例，人防地下室標(biāo)準(zhǔn)跨柱網(wǎng)尺寸為9.6 m×10.5 m，活荷載4 kN/m2；板面恒載4.0 kN/m2，人防荷載：60.0 kN/m2。芯模自重取0.8 kN/m2。結(jié)構(gòu)板面高差處設(shè)明梁?？招臉巧w厚度為530 mm,芯模尺寸為400 mm×400 mm×260 mm，上層板厚120 mm，下層板厚100 mm，上下面層和芯與芯之間暗肋為現(xiàn)澆實(shí)心混凝土，芯?？v橫向間距為100 mm，空心樓蓋方箱剖面圖詳見(jiàn)圖1。柱帽尺寸2 400 mm×2 400 mm，柱帽高400 mm；柱與柱之間暗梁截面800 mm×530 mm?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C35，鋼筋強(qiáng)度等級(jí)為HRB400。材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)混凝土為1.5，鋼筋為1.2。運(yùn)用盈建科軟件采用有限元法對(duì)方箱空心樓蓋進(jìn)行受力分析。

2.2 空心樓蓋計(jì)算結(jié)果及配筋

YJK在建模中可把暗梁當(dāng)做普通梁輸入，可直接進(jìn)行現(xiàn)澆空心板的布置，芯模下可以設(shè)板，也可以不設(shè)板，有板時(shí)肋梁為工形截面，無(wú)板時(shí)肋梁為T(mén)形截面。頂板計(jì)算中按照普通梁方式計(jì)算暗梁、按照樓板有限元方式計(jì)算現(xiàn)澆空心板，并給出空心板肋梁的內(nèi)力。軟件可以自動(dòng)計(jì)算現(xiàn)澆空心板的自重，按照等厚實(shí)心板體積減去箱體部分體積計(jì)算出一個(gè)板面均布恒荷載，沒(méi)有考慮板中填充砌塊的重量，可按附加恒載輸入。

經(jīng)計(jì)算，選取單跨計(jì)算結(jié)果，空心樓蓋板有限元彎矩值見(jiàn)圖2；柱上板帶暗梁鋼筋分配及柱上板帶板上部鋼筋分配示例分別見(jiàn)圖2，圖3。板的等截面折算厚度=530×[1-400×310/(500×530)]=282 mm，板受力鋼筋最小配筋率按折實(shí)厚度計(jì)算為282×0.002 5×1 000=705 mm；實(shí)配板面通長(zhǎng)筋14@200 mm，板底通長(zhǎng)筋12@100 mm。柱上板帶暗梁實(shí)配鋼筋及柱上板帶上部鋼筋分配示意圖分別見(jiàn)圖4，圖5。

3 施工技術(shù)措施

1)芯?？垢〈胧?。

由于空心樓蓋板內(nèi)埋設(shè)芯模，芯模較輕且容易上浮移位，甚至造成樓板局部上浮凸起及鋼筋移位，施工過(guò)程中應(yīng)采取芯?？垢″^固措施。

在芯模安裝前，每只箱體底部各設(shè)4個(gè)定位墊塊，由施工方預(yù)制或采購(gòu)，墊塊規(guī)格φ80×90/100(H)，以確保芯模與上下層板的距離滿足設(shè)計(jì)要求。然后再放置芯模，并對(duì)芯模進(jìn)行綁扎固定。應(yīng)根據(jù)芯模體積計(jì)算其在混凝土中的上浮力，根據(jù)上浮力在每行芯模頂面設(shè)置兩條規(guī)格φ10的抗浮壓筋，并用12號(hào)鐵絲將芯模頂面抗浮壓筋與支模架拉結(jié)固定，抗浮錨固鐵絲沿抗浮壓筋每500 mm間距設(shè)一點(diǎn)。為了防止芯模上浮，用12號(hào)鐵絲穿過(guò)模板將底板筋與支模架拉結(jié)，將其固定在模板下方的腳手架鋼管上，抗浮點(diǎn)沿梁邊20 cm位置開(kāi)始每隔1 m設(shè)置一個(gè)。

2)下層板混凝土密實(shí)度措施。

空心樓蓋下層板的混凝土難以振搗密實(shí)，易形成蜂窩、孔洞等。為保證下層板混凝土澆筑密實(shí)，混凝土用粗骨料的最大粒徑應(yīng)根據(jù)內(nèi)模形式和混凝土澆筑要求確定，不宜大于空心樓板肋寬的1/2和板底厚度的1/2，且不得大于31.5 mm?；炷翝仓瞬捎帽盟褪┕??；炷涟韬衔锏奶涠炔灰诵∮?60 mm，振搗器應(yīng)避免觸碰內(nèi)模和定位馬凳。

3)防止芯模破損措施。

在內(nèi)模安裝和混凝土澆筑前，應(yīng)鋪設(shè)架空馬道，嚴(yán)禁將施工機(jī)具直接放置在芯模上，施工操作人員不得直接踩踏內(nèi)模。

4 人防地下室空心樓蓋注意事項(xiàng)

1)根據(jù)人防規(guī)范要求[4]，防空地下室的頂板混凝土防護(hù)厚度為250 mm，頂板的最小結(jié)構(gòu)厚度為200 mm。對(duì)于現(xiàn)澆空心板，其板頂厚度不應(yīng)小于100 mm，且折算厚度不應(yīng)小于200 mm。當(dāng)頂板上方有覆土?xí)r，折算厚度不應(yīng)小于250 mm。

2)人防大門(mén)安裝吊鉤范圍內(nèi)頂板芯模改為實(shí)心混凝土，便于吊裝人防大門(mén)，見(jiàn)圖6。

3)人防空心樓蓋頂板芯模尺寸大小不超過(guò)700 mm×700 mm。

4)人防口部有防護(hù)密閉要求，人防墻體鋼筋不能穿過(guò)芯模，人防墻體上方頂板應(yīng)采用實(shí)心板。

5)空心樓蓋頂板后澆帶應(yīng)避開(kāi)人防大門(mén)和人防口部等有防護(hù)密閉要求的部位，應(yīng)一次整體澆筑混凝土。后澆帶做法見(jiàn)圖7。

5 結(jié)語(yǔ)

空心樓蓋作為一種新型的結(jié)構(gòu)體系在人防地下室中的應(yīng)用還在推廣階段，但空心樓蓋由于自重輕，保溫隔音效果好，剛度大，整體性好，節(jié)約層高等優(yōu)點(diǎn)，在人防地下室工程具有良好的發(fā)展前景。目前，還存在一些不足的地方有待改善：1)空心樓蓋在軟件應(yīng)用方面還不夠成熟，不利于空心樓蓋的推廣與應(yīng)用。2)芯模容易上浮移位，甚至造成樓板局部上浮凸起及鋼筋移位，影響施工質(zhì)量，導(dǎo)致空心樓蓋局部受力變化。3)芯模材料價(jià)格不太經(jīng)濟(jì)，望能研發(fā)更加低價(jià)的新型材料。

[1] JGJ/T 268—2012，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 高志強(qiáng)．現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋分析與設(shè)計(jì)方法研究[D]．上海：同濟(jì)大學(xué)，2007．

[3] 袁俊杰．?dāng)M梁法和直接設(shè)計(jì)法在現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2008,5(3)：61-63.

[4] GB 50038—2005,人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Application of hollow floor in civil defense basement engineering

Gao Ying

(Guangzhou Civil Defense Building Design Academy Co., Ltd, Guangzhou 510500, China)

Taking the engineering as an example, applying finite element method with YJK software, the paper carries out stress analysis of the hollow floor, shows steel distribution picture of hollow-floor upper-slab and concealed beam, puts forward specific solving measures in light of construction problems, and describes hollow floor matters in civil defense basement design construction, with a view to provide some guidance for similar engineering design.

civil defense basement, hollow floor, finite element method, anti-floating measure

1009-6825(2017)16-0034-03

2017-03-28

高 瑩(1984- )，女，碩士，工程師

TU927

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