现浇混凝土空心无梁楼盖技术的设计与应用.pdf

文章编号:100926825(2005)1520054202 现浇混凝土空心无梁楼盖技术的设计与应用 收稿日期:2005204219 作者简介:石永利(19722 ) , 男,1994年毕业于河北煤炭建筑工程学院工民建专业,工程师,北京都林国际工程设计咨询有限公司,北京 100035 石 永 利 摘 要:对现浇混凝土空心无梁楼盖体系的设计原理作了探讨,介绍了现浇混凝土空心无梁楼盖体系的构造措施,并对 现浇混凝土空心无梁楼盖的适用性和优点作了阐述。 关键词:混凝土空心无梁楼盖,G BF高强薄壁管,楼盖 中图分类号:TU312.3文献标识码:A 引言 当前,在我国的工业与民用建筑中,钢筋混凝土结构仍是应 用最广泛的结构形式。在海外高层建筑发展中,存在着逐渐以钢 结构和钢与钢筋混凝土组合结构取代成熟的钢筋混凝土结构的 趋势。但是,钢筋混凝土结构以其原材料来源广泛,施工技术成 熟,造价低廉,而在我国仍有很强的生命力,但美中不足之处是钢 筋混凝土结构体积庞大且笨重。 为了满足高层建筑对层高、 自重、 大空间、 灵活隔断以及抗震 等方面提出的更高要求,研究新的、 更舒适的、 技术经济效果更好 的钢筋混凝土结构体系是当务之急。空心高强薄壁管现浇无梁 楼盖技术便是继普通梁板、 密肋楼板、 无粘接预应力平板后的一 种全新现浇结构体系,它为21世纪建筑现代化提供了技术支撑, 是一种性能价格较优越,更符合人类需求的高技术水平的结构体 系,且有巨大的社会经济价值。该技术自问世以来,短短几年间 已成功地应用于各类建筑工程,应用面积在100万m2以上,创造 的效益超过1.5亿元,实例工程遍布全国,市场潜力巨大,推广应 用前景广阔。 1 现浇混凝土空心无梁楼盖体系设计原理 现浇混凝土空心(G BF高强薄壁管)无梁楼盖技术作为国家 重点火炬计划项目,主要是采取埋芯(非抽芯)成孔工艺,在楼板 内每隔一定间距,放置圆形(或方形、 梯形、 异形等) G BF高强薄壁 管在楼板中填充形成厚板无梁楼盖结构,它与普通梁板结构相 比,整体结构并未发生变化,但在楼层的平面结构布置上存在一 些区别。 空心无梁楼盖体系按 “空间等代框架结构” 设计计算,柱与柱 之间布置暗梁,通过现浇实心暗梁与现浇空心楼盖上下翼缘紧密 结合形成加强的扁框架梁。空心无梁楼盖沿顺管方向为 “工” 字 形截面,有可靠的传力保证。在垂直管方向由于楼板内配置了肋 间钢筋可形成空间桁架的传力体系,但在最薄弱处仅存在上下翼 缘,为了保证上下翼缘能共同工作,必须采取相应措施提高楼板的 整体性,所以空心管的排放为1 m一根对接,对接处出留50 mm的 肋,在肋间也可配置适量钢筋增强楼板的整体性。 从设计方面考虑,空心无梁楼板不同于普通有梁板体系中的 楼板,普通有梁板体系中的楼板参与抵抗水平地震作用是通过调 整梁刚度放大系数考虑,在设计计算和构造措施方面楼板本身是 不做抗震设计的,仅考虑承受垂直荷载,其内力可通过静力计算 手册查得,而空心无梁楼盖由于板厚h很大,它本身可直接参与 抵抗水平地震作用。通过暗梁和现浇的空心楼盖形成加强的扁 框架梁,楼板其本身在靠近柱和暗梁的一定范围内是框架梁的一 部分,此范围内的楼板是按照框架梁进行设计的。柱和柱之间形 成加强的扁框架梁其等效刚度不亚于常规结构框架梁的刚度,加 强的扁框架梁自身有足够的刚度传递水平地震力,关键在与柱的 连接传递水平地震力。 以10 m10 m柱网为例,其双向受力空间等代框架的取法如 图1所示:斜线范围内的楼板不是单纯意义上的楼板,它们参与 空间分析,事实上是框架梁的一部分。按图1所示,两个方向的 等代框架形成了双向受力体系,暗梁的配筋是由等代框架计算出 来的。楼板的配筋把跨中板带简化成次梁进行计算。在双向受 力体系的计算上仅考虑楼板的上下翼缘作用,不考虑腹板的刚 度。无论是从理论计算还是在实验验证方面,考虑腹板的刚度与 仅考虑上下翼缘的刚度这两种情况下刚度相差12 %左右,这样 一来,双向受力体系中的传力骨架事实上是实心暗梁与空心楼盖 上下翼缘紧密结合的扁框架梁。 2 现浇混凝土空心无梁楼盖体系构造措施 因为无梁楼盖与一般梁板结构在形式上有较大的区别,因此 存在某些特殊的构造要求。首先是框架暗梁支座钢筋一半伸入 梁内长度取Ln/ 3 ,另一半支座钢筋(扣除直通筋后)伸入梁内长度 取Ln/ 4 ,其中Ln为暗梁的净跨度。当暗梁宽度大于柱宽时,框架 暗梁应有不少于75 %的纵筋穿过柱子,且梁柱节点核心区内要 附加腰筋并附加水平箍筋。另外薄壁管管边与梁边、 预留洞口边 的净距应不小于50 mm ,且预留洞口尽量放置在薄壁管处,以减少 切断板底筋为原则。 其次由于空心无梁楼盖的板跨通常较大,因此施工时应注意 45 第31卷 第15期 2 0 0 5年8月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol.31 No.15 Aug. 2005 文章编号:100926825(2005)1520055202 玻璃纤维布在钢筋混凝土柱加固中的应用 收稿日期:2005204226 作者简介:云建强(19762 ) , 男,2000年毕业于东北电力学院工民建专业,助工,邯郸欣和电力建设有限公司建筑公司,河北 邯郸 056002 云 建 强 摘 要:结合具体的工程概况,针对钢筋混凝土柱施工强度等级不足问题,详细介绍了采用玻璃纤维布加固的方案和方 法,并通过对比试验证明了方案的可行性,从而确保工程质量。 关键词:玻璃纤维布,加固,钢筋混凝土柱 中图分类号:TU375.3文献标识码:A 引言 在我国传统的混凝土柱加固方法中常用的主要有加大截面 法和体外后张预应力法[1],但是由于这两种方法或多或少存在缺 陷,其应用受到了一定的局限。纤维复合材料具有高强、 耐腐蚀、 重量轻、 易施工等优点,由于其优良的力学性能和经济有效的加 固效果,近年来外部粘贴纤维增强复合材料加固法在诸多的混凝 土柱加固方法中发展迅速,应用也比较广泛。在诸多的纤维复合 材料中玻璃纤维布加固法造价低、 断裂延伸率可达3 %～5 %[2], 加固后能很好地提高柱的延性。文中通过对工程实例的分析,提 出了采用玻璃纤维布加固的方案和方法,并通过试验结果验证加 固的效果及方案的可行性。 1 工程概况 某两层框架结构,框架柱截面尺寸为500 mm500 mm ,基础 采用柱下独立承台。底层框架柱混凝土设计强度等级为C30 ,层 高为4.5 m ,因施工失误,底层 ① 轴-⑥ 轴共24根柱混凝土强度 降低为C20。经结构验算后,只需对中间的8根柱进行加固处理 即可满足原设计要求。 2 加固方案 考虑到目前几种常用的补强加固技术(如粘贴钢板加固法、 加大截面法及外包钢法等 ) , 结合技术、 经济以及建筑使用功能等 方面因素的影响,决定采用玻璃纤维增强聚合物(GFRP)对 0. 000 以上部分框架柱进行加固,对 0. 000以下部分则采用扩大截面 法 — — — 用高一等级混凝土补浇。 3 加固方法 3. 1 加固材料选用 结合工程特点,并降低成本,选用玻璃纤维布和环氧树脂浸 渍粘结剂。本次加固用的玻璃纤维布为美国产耐碱高强单向纤 维布,这样可抵制混凝土梁对纤维布的碱性腐蚀。GFRP的性能 指标见表1 ,本次试验中用于底层涂刷的粘结树脂和浸渍纤维布 的粘结树脂相同,均采用双组分环氧树脂(粘结剂和固化剂的重 量比为2.5∶1) ,具体的树脂性能指标见表2。 表1 GFRP布的性能 极限拉应力/MPa极限拉应变弹性模量/ GPa厚度/ mm 5422. 4 %220. 7/ 1. 1 注:0. 7和1. 1分别为纤维布用胶浸渍前和浸渍后的厚度 表2 树脂的性能指标 拉伸强度 MPa 拉伸弹性模量 MPa 断裂伸长 率/ % 压缩强度 MPa 弯曲强度 MPa 拉伸剪切强度 MPa 52. 53. 241032. 210196. 310. 6 保证模板支撑具有足够的水平连系杆,同时框架暗梁及空心板中 装模时应起拱3‰。另外,由于空心薄壁管容重较小,浇筑混凝 土时薄壁管会浮上混凝土面,因此施工时必须用铁扎线将薄壁管 固定在适当高度上,以保证表面混凝土的厚度。另外,在施工过 程中,应尽量采用较小的振动棒以便混凝土能充满薄壁管间的各 处空间,若使用商品混凝土效果会更好,同时施工时应尽量避免 损伤薄壁管。 3 现浇混凝土空心无梁楼盖的适用性和优点 从实际应用效果看,该项技术与一般的梁板结构体系相比, 钢筋混凝土造价降低5 % ,模板损耗降低50 % ,还能节约装饰费 用约10 %～15 % ,综合造价降低10 %左右。同时施工便捷,使 用该技术可直接减少支模、 拆模的工作量,能缩短工期近1/ 3。从 使用功能看,与普通框架结构比较,该项技术使空间更开阔美观, 无柱帽、 无凸出部位,实现真正的平板。同时空心楼板的刚度大, 变形小,抗震性能好。与此同时,隔音效果优良,该楼盖的封闭空 腔技术大大减少了噪音的传递,克服了上下楼层间的撞击噪音干 扰。同样,封闭空腔结构减少了热量的传递,使隔热、 保温性能得 到了明显的提高,对采用空调的建筑来说,可大大降低空调费用。 北京、 广州、 苏州、 长沙、 徐州等地均有采用现浇混凝土空心(G BF 高强薄壁管)无梁楼盖技术的实例,均获得了广泛的经济效益和 社会效益。 由此可见,现浇混凝土空心(G BF高强薄壁管)无梁楼盖技术 具有良好的发展前景,是一项集美观、 经济和实用于一体的新型 技术,值得借鉴推广。 参考文献: [1]G BJ 130290 ,钢筋混凝土升板结构技术规范[S]. Design and application of hollow girderless floor in cast2in2place concrete SHI Yong2li Abstract : It researches the design principle of hollow girderless floor in cast2in2place concrete , introduces the structure measure of it and illustrates the applicability and merits of it. Key words : hollow girderless floor in cast2in2place concrete , G BF high2strength thinwalled tube , floor 55 第31卷 第15期 2 0 0 5年8月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol.31 No.15 Aug. 2005