第36卷第3期建 筑 结 构2006年3月
(CECS175:2004)介绍《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》
程志军 王晓锋
(中国建筑科学研究院 北京100013)
(CECS175:2004)的编制情况和主要技术内容。主要内容[提要] 概述了《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》
包括适用范围、内模、空心楼板两个方向刚度的差别、边支承板楼盖和柱支承板楼盖、受弯、受剪、受冲切承载力计算、挠度和裂缝控制、配筋及结构构造、[关键词] 现浇混凝土 空心楼盖 规程
BriefIntroduction2FloorStructure(CECS175:2004)ΠChengZhijun,WangXofResearch,Beijing100013,China)
Abstract:TheformulationandmajorcontentsofCECSstandard“Technicalspecificationforcast2in2situconcretehollowfloorstructure”CECS175:2004arebrieflyintroduced.Themaincontentscompriserangeofapplication,embeddedfiller,differenceofstiffnessbetweentwodirectionsofhollowfloorslab,edge2supportedhollowslabandcolumn2supportedhollowslab,structuralanalysis,calculationofload2bearingcapacityofhollowfloorslabunderflexure,shearandpunchingshear,controlofdeflectionandcrack,arrangementofsteelreinforcementsanddetailingrequirements,constructionandaccepance,etc.
Keywords:cast2in2situconcrete;hollowfloor;specification
1 编制条件及编制过程人防结构楼板中已有工程应用经验。规程未涉及竖向空心构件。
3 规程的主要技术内容及特点311内模
现浇空心楼盖技术的发展已有几十年的历史。国外上世纪七、八十年代的混凝土专著中就对埋置管状内模现浇空心楼盖的受力特性、结构构造做了研究[6,7]。国内各单位从上世纪80年代末开始研究现浇空心楼盖,并取得了一系列的研究成果。近年来,由于建筑发展的需要,现浇空心楼盖结构的应用范围不断扩大,为现浇空心楼盖结构规程的编制提供了客观条件。
编制工作根据中国工程建设标准化协会(2002)建标协字第12号文的要求进行。编制组在北京、长沙分别进行了筒芯布置方向不同的单向板和1∶1空心楼盖的受力性能试验研究,综合了国内外相关的理论、试验研究成果,开展了专题研究,总结了工程实践经验,参考了国内外相关标准规范的规定,并在广泛征求意见的基础上,编制了该规程。
2 规程的适用范围
规程明确提出了“内模”的概念,即埋置在现浇混凝土空心楼盖中用以形成空腔且不取出的填充物。内模作为非抽芯成孔物,主要起到规范成孔形状的作用,不考虑结构受力,当混凝土成型并达到设计强度后,内模也就完成了“工作使命”。设计中确定楼板的永久荷载时,应考虑内模的重量,并应在设计文件中提出相应的要求。在满足各种施工操作要求的基础上,质量轻、价格廉且保证成型的内模才是现浇空心楼盖需要的。
空心楼盖的内模种类很多,已有多种材料可用来制作满足成孔要求的内模。内模多为薄壁空心形式,但也可由实心的轻质材料加工而成。圆形薄壁筒芯
(简称筒芯)、方形薄壁箱体(简称箱体)作为现浇混凝
土空心楼盖的内模已开发出许多类型并取得了工程实践经验,规程主要以这两种内模为基础编制。对其他的内模,也可参照规程中的相关规定采用。
规程中关于筒芯楼板两个方向刚度均是针对直径为500mm以下的圆形筒芯规定的,对于其他形状或者直径大于500mm的筒芯,需要另行分析研究。对于箱体楼板,规程规定对作为结构受力的板底厚度(箱体底面至楼板底的最小距离)不应小于50mm;对于内模直
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现浇混凝土空心楼盖就是按一定规则放置埋入式内模后,经现场浇筑混凝土而在楼板中形成空腔的楼盖。规程适用于工业与民用房屋中现浇的钢筋混凝土和预应力混凝土空心楼盖的设计、施工和验收。对于大跨度的预制构件、基础筏板、转换层楼板、人防结构楼板,为节约混凝土、减少自重,也可埋入各类内模,并参考本规程的有关规定应用。在基础筏板、转换层及
接放在底模上的空心楼板,可按密肋楼板进行设计。312空心楼板两个方向刚度的差别
当内模为箱体时,可直接计算楼板各个方向的截面惯性矩,对于箱体布置均匀的楼板也可按各向同性板进行内力分析。当内模为筒芯时,顺筒方向楼板可直接计算截面惯性矩。规程编制组进行的理论分析及单向板、双向板荷载试验均表明,在常用的截面参数
(筒芯外径小于500mm)条件下,筒芯楼板顺筒、横筒两
在我国应用现浇空心楼盖的初始阶段,大都是采用弹性分析的拟梁法进行计算的。规程仍保留了传统的拟梁法,并给出了不同情况下的处理办法。由于拟梁法同时考虑空心楼板的两个计算方向,楼板两个方向弹性刚度的差异对计算结果有一定的影响。规程给
出了横筒方向拟梁抗弯刚度的计算系数γ,其值与筒芯外径及楼板厚度的比值相关。
21直接设计法和等代框架法
个方向的弹性刚度相差不超过10%,国内其他单位的研究成果也给出了大致相同的结论[8,9]。而截面开裂后的刚度受截面形式影响较小,主要与配筋面积As有关。塑性铰线、上述研究成果,析时,根据楼板截面形式的特点给出了处理楼板两个方向刚度差别的方法。
313边支承板楼盖和柱支承板楼盖
规程将现浇混凝土空心楼盖分为边支承板楼盖和柱支承板楼盖,分别按不同的方法进行内力分析。边支承板是由墙或刚性梁支承的楼板,包括剪力墙结构及梁刚度较大的框架结构;柱支承板是由柱支承的沿柱轴线无梁或带柔性梁的楼板,包括无梁板柱结构及梁刚度较小的框架结构。规程中仅提出了“楼盖内区格板的周边现浇框架梁竖向变形较小”的条件,没有给出柱支承板与边支承板的明确界限,留给设计人员判别的空间。设计人员可参考相关资料并根据设计经验做出判断,但应充分考虑规程给出的条件,不宜过松。边支承板楼盖指沿各支承边具有足够刚性的支承[1]。柱支承板、边支承板的区分仅与楼盖结构的内力分析和构造措施有关,与结构类型、房屋高度、结构构件抗震等级的确定无关。如楼板周边支承为扁梁,如扁梁符合规程第41212条及《建筑抗震设计规范》(G)的有关规定,则可按B5001122001)(简称《抗震规范》框架结构确定房屋高度、结构构件抗震等级,但仍应按柱支承板结构进行内力分析。314结构内力分析
规程规定边支承板的内力分析可忽略楼板的各向异性,取用与普通实心楼板相同的内力分析方法。规程规定带柔性梁的柱支承板楼盖结构的内力分析也应同无梁板柱一样考虑,这与现有的一些设计习惯略有不同,扩大了考虑水平荷载的范围,主要是考虑刚度较小的一些扁梁无法实现边支承的作用,直接按边支承板进行计算与实际受力情况不符。根据柱支承板楼盖结构的受力特点,规程给出的内力分析方法如下:
11拟梁法
直接设计法()和等代框架法是,在国外多本规范行业标准中该规程在综合分析的基础上,规定了这两种方法可用于柱支承板楼盖结构的内力分析,并较详细地介绍了这两种分析方法。
直接设计法、等代框架法都是按两个方向分别计算,且两个计算方向均应考虑全部荷载作用。由于按纵、横两个方向分别计算,计算结果主要取决于计算板带(等代框架梁)在宽度方向的刚度分布。空心楼板两个方向的刚度差异对结果影响较小,故两种计算方法均可忽略筒芯楼板两个方向的刚度差异。取楼板空心区域两个方向单位宽度范围内的截面抗弯惯性矩相等,其值均按顺筒方向确定。
直接设计法以大量的理论分析为基础,参照了钢筋混凝土楼板试验和已有的工程经验,选定了适用于钢筋混凝土楼盖分析的弯矩分配系数。上述弯矩分配系数尚不能普遍适用于预应力混凝土楼盖,其内力分析应采用等代框架法。
31水平荷载作用下的内力分析
竖向均布荷载作用下可采用拟梁法、直接设计法或等代框架法进行内力分析;而水平荷载、地震作用下则应采用等代框架法进行内力分析。当采用等代框架法分析时,竖向荷载作用与水平荷载、地震作用下等代框架梁的截面宽度不相同,应予以注意。承受竖向荷载、水平荷载和地震作用的结构,应分别按竖向荷载和水平荷载(作用)进行内力计算,并按规程的相关规定进行组合。
鉴于有限元技术已较为成熟,对于大多数空心楼盖结构均可采用有限元计算程序进行计算。但楼盖结构分析采用的结构计算程序应经考核和验证,技术条件应符合该规程及国家现行有关标准的规定。对电算结果应经判断和校核,在确认其合理有效后,方可用于工程设计。对于塑性极限分析方法,由于缺少足够的工程实践依据,规程未作相关规定,设计人员可根据最新的研究成果和相关经验作出判断。
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315内力的调整
楼盖的内力可在保证安全的条件下进行调整,规程的主要规定如下:
(1)根据该规程及《混凝土结构设计规范》(G)的相关规定,空B50010—2002)(简称《混凝土规范》
心楼板经过弹性分析求得的内力,可对支座及跨中的截面进行弯矩调幅。规程规定单向板、边支承双向板的调幅不应超过20%,柱支承板楼盖竖向均布荷载作用下每个计算方向正、负弯矩之间的调幅不应超过10%。对于配置冷加工钢筋的楼板,弯矩调幅应符合相应规程的规定。
(2)为了配筋方便,正弯矩作了简化,虑,在距支座lyΠ4的1Π2(图1)
。
时,规程规定横筒肋宽不应小于50mm,此时应按规程
公式计算横筒方向楼板空心部分的受剪承载力,横筒肋宽范围内的楼板实心部分应按混凝土规范的有关规定计算受剪承载力。
根据相关的试验研究成果和规程的相关规定,在内力分析时很多情况下都可以忽略筒芯楼板在不同方向上的刚度差异。但在计算受弯、受剪承载力时,不同方向的差异则比较明显:计算受弯承载力时,横筒方向;计算受。
对于荷载、跨度较大的边支承筒芯楼板,按规程公式计算受剪承载力可能难以满足要求。在工程实践中,可采用拉开筒芯在顺筒、横筒两个方向的间距(即加大顺筒、横筒肋宽),在肋宽范围内布置受力箍筋或预应力筋等方式;但也应该注意有需要加大板厚,即由受剪承载力控制楼板厚度的情况。318受冲切承载力计算
规程根据柱支承板楼盖结构的受力特点,参考了
图1 边支承双向板弹性内力分析正弯矩调整(lx≥ly)
国内外相关标准的有关规定,对柱支承楼盖结构的受冲切承载力计算做出了规定,主要特点如下:
(1)考虑到工程实践的需要,规程规定当采用型钢剪力架、抗冲切锚栓等抗冲切加强措施时,受剪承载力计算应符合《无粘结预应力混凝土结构技术规程》
(JGJ92—2004)的相关规定。
(2)《混凝土规范》仅规定了板柱节点临界截面上
(3)规程参考了《钢筋混凝土结构设计规范》(TJ10—74)的有关规定,提出了当考虑楼盖薄膜效应
时对区格板跨中、支座截面计算弯矩的折减方法。
316受弯承载力计算
对空心楼盖结构进行基本荷载组合下的内力分析后,应按空心楼板内力设计值所对应的计算宽度内的实际截面进行承载力计算,但混凝土受压区高度不宜大于受压区最小翼缘厚度。上述受压区最小翼缘厚度可为板顶厚度(正弯矩计算截面)或板底厚度(负弯矩计算截面)。
317受剪承载力计算
柱支承板楼盖的剪切验算以受冲切为主,边支承板楼板则应验算受剪承载力。当内模为箱体时,直接按箱体间肋梁验算受剪承载力即可,但肋梁内箍筋的构造应符合《混凝土规范》的要求。当内模为筒芯时,可不配置受力箍筋,直接按规程规定进行受剪验算。
当内模为筒芯时,规程中的受剪承载力计算公式仍采用《混凝土规范》的形式,结合以往对预制空心楼板受剪承载力的研究及编制组进行的两个方向布置筒芯单向板抗剪试验结果,在公式中近似给出了空心楼板两个方向的受剪计算系数βv(对顺筒方向取113,对横筒方向取016)。当筒芯连续布置时,直接按规程公式即可计算横筒方向的受剪承载力;当筒芯间断布置
由受剪传递的不平衡弯矩α规程参照美国规范0Munb。
ACI318的有关规定,提出弯曲传递的不平衡弯矩(1-
α0)Munb应由有效宽度为柱(柱帽)两侧各115hs截面范围内配置的纵向受拉钢筋承担。可由上述范围内已配置的钢筋验算,如不够则应加配钢筋。
(3)《抗震规范》《、预应力混凝土结构抗震设计规
(JG程》J140—2004)等标准均对沿两个主轴方向通过柱
截面的板底连续钢筋面积做出了规定,主要是为了防止倒塌极限状态下柱与楼板脱落。规程参考了美国
ACI318、加拿大CSAA2313等规范的有关规定,对这项
规定作了适当补充:1)板底贯通钢筋不应少于两根;
2)对于边柱、角柱的钢筋,在柱中锚固的截面面积应
按一半计算。此钢筋也可由已配置的钢筋验算,如不够则应加配。
(4)对于带梁的柱支承板,为保证柔性梁受剪计算的可靠性,规程按惯例规定计算梁的剪力设计值时,应考虑按从属面积内的全部竖向荷载计算。根据柱支承
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板结构的受力特点,参考ACI规范的有关规定,规程规定楼板仍应计算受冲切承载力,计算时仅考虑楼板的截面有效高度范围内的混凝土(不考虑柔性梁在板顶、板底突出的部分),等效集中反力应按规程的相关规定进行计算。
319挠度和裂缝控制
21内模的保护
双向板的挠度、裂缝宽度验算问题至今仍未有可靠的解决办法。国外规范中通常通过截面尺寸、配筋构造措施的限制条件来控制构件的挠度和裂缝宽度,也没有给出适用于双向板的裂缝宽度计算公式。考虑到我国的设计习惯和规范规定,度、裂缝宽度验算的一般原则,地减小直接荷载和间接作用下的裂缝宽度,是控制裂缝的一种较好办法。
3110配筋率
筒芯楼板的顺筒方向和箱体楼板两个方向的横断面都可看作I形截面,考虑到空心楼板常应用到大跨度结构,且破坏状态时的性能接近于等厚度实心楼板的情况,规程规定计算纵向受力钢筋最小配筋面积、温度收缩钢筋面积时,截面计算面积取不扣除受压翼缘的楼板实际截面积确定,配筋率数值仍按《混凝土规范》的相关规定选用。
当内模为筒芯时,横筒方向的楼板断面不再连续,难以合理规定配筋率的计算截面,故规程提出了“配筋量”的概念,即:由于达到承载能力极限状态时楼板横筒向与顺筒向正截面承载力相近,要求宽度内纵向受力钢筋最小配筋量在筒芯楼板的两个方向宜取相同。
3111楼盖角部构造钢筋
进场检验合格的内模在用到工程中时,施工操作
应保护好内模,避免破损。对板面钢筋安装之前损坏的内模,应予以更换;对板面钢筋安装之后损坏的内模,应采取有效的修补措施封堵。规程还提出了小心轻放、严禁甩扔、采用专用吊篮运输、铺设架空马道、严禁将施工机具直接放置在内模上、施工操作人员不得直接踩踏内模等具体的操作要求。
31抗浮技术措施
,,可能导,如不采取的抗浮措施,现已有多种有效抗浮方法可以参照[2]。规程强调了内模抗浮问题的重要性,并提出了原则性要求,具体操作可根据施工单位企业标准或施工技术方案执行。
41内模的定位及验收
内模的位置准确和整体顺直,对楼板的实际尺寸满足设计条件非常重要,应严格要求。内模的作用与外模板相当,所以规程规定了内模安装应按模板分项工程进行施工质量控制和验收,且可不参与混凝土结构子分部工程的验收。同时,内模安装又与钢筋安装一样,在混凝土浇筑后难以检查实际质量,同样应进行隐蔽工程验收。4 结语
由于该规程为首次编制,难免会存在一些不足和没有完全解决的技术问题,欢迎广大使用者提供宝贵经验和改进意见。
参
考
文
献
[1]白生翔.现浇混凝土楼盖设计中的几个问题[C]∥全国现浇混
凝土空心楼盖结构技术交流会论文集,上海:2005.
[2]傅礼铭.现浇混凝土空心楼盖薄壁筒芯的安装及楼盖施工方
法概述[C]∥全国现浇混凝土空心楼盖结构技术交流会论文集,上海:2005.
[3]现浇钢筋混凝土空心楼板房屋结构设计和施工技术规程(试行
本)(XJJ010—2002)[S].新疆维吾尔自治区建设厅,2002.[4]钢筋混凝土现浇空心板技术规程(DB22ΠT366—2004)[S].吉林
省建设厅,吉林省质量技术监督局,2004.
[5]GRF薄壁空心管现浇钢筋混凝土空心楼(屋)盖板技术规程
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[6]F.莱昂哈特,E.门尼希.钢筋混凝土结构配筋原理[M].魏积
高译,北京:水利电力出版社,1984(原著出版于1977).
[7]COPERJ,CLARKLA.ConcreteSlabsAnalysisandDesign[M].
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[8]全学友,孙会郎.现浇圆形空心楼盖中单向模型板受力性能的
试验研究[C]∥第十八届全国高层建筑结构学术会议论文集,2004.
[9]忻鼎康、邓景纹、张安安.现浇空心楼板的力学原理及预应力
计算方法[C]∥中国钢结构协会预应力分会学术交流会论文集.杭州:2003.
[10]中南大学土木建筑学院,湖南省立信建材实业有限公司.现浇
混凝土筒芯楼盖受力性能试验研究[G].2004.
现浇混凝土空心楼盖角部处于复合受力状态,较易因温度、收缩而产生裂缝,规程规定应配置专门的构造钢筋。楼盖阳角构造钢筋配置在阳角所在角区格板内,并在周边墙或梁内按受拉钢筋锚固。楼盖阴角构造钢筋配置在楼盖阴角两边延长线所围成的区格板内,并延伸到周边区格板内,延伸长度可取为周边区格板短边跨度的1Π4。
3112施工及验收
11内模的进场验收
规程规定了筒芯、箱体内模的进场检验批数量和具体的检验方法。规程规定的现场检验项目为外观质量、尺寸偏差、重量、抗压荷载等,他们是与内模施工性能密切相关的几个指标。如有特殊需要,还可根据相应要求进行专项性能的抽样检验,检验方案可由各方协商确定。90
第36卷第3期建 筑 结 构2006年3月
(CECS175:2004)介绍《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》
程志军 王晓锋
(中国建筑科学研究院 北京100013)
(CECS175:2004)的编制情况和主要技术内容。主要内容[提要] 概述了《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》
包括适用范围、内模、空心楼板两个方向刚度的差别、边支承板楼盖和柱支承板楼盖、受弯、受剪、受冲切承载力计算、挠度和裂缝控制、配筋及结构构造、[关键词] 现浇混凝土 空心楼盖 规程
BriefIntroduction2FloorStructure(CECS175:2004)ΠChengZhijun,WangXofResearch,Beijing100013,China)
Abstract:TheformulationandmajorcontentsofCECSstandard“Technicalspecificationforcast2in2situconcretehollowfloorstructure”CECS175:2004arebrieflyintroduced.Themaincontentscompriserangeofapplication,embeddedfiller,differenceofstiffnessbetweentwodirectionsofhollowfloorslab,edge2supportedhollowslabandcolumn2supportedhollowslab,structuralanalysis,calculationofload2bearingcapacityofhollowfloorslabunderflexure,shearandpunchingshear,controlofdeflectionandcrack,arrangementofsteelreinforcementsanddetailingrequirements,constructionandaccepance,etc.
Keywords:cast2in2situconcrete;hollowfloor;specification
1 编制条件及编制过程人防结构楼板中已有工程应用经验。规程未涉及竖向空心构件。
3 规程的主要技术内容及特点311内模
现浇空心楼盖技术的发展已有几十年的历史。国外上世纪七、八十年代的混凝土专著中就对埋置管状内模现浇空心楼盖的受力特性、结构构造做了研究[6,7]。国内各单位从上世纪80年代末开始研究现浇空心楼盖,并取得了一系列的研究成果。近年来,由于建筑发展的需要,现浇空心楼盖结构的应用范围不断扩大,为现浇空心楼盖结构规程的编制提供了客观条件。
编制工作根据中国工程建设标准化协会(2002)建标协字第12号文的要求进行。编制组在北京、长沙分别进行了筒芯布置方向不同的单向板和1∶1空心楼盖的受力性能试验研究,综合了国内外相关的理论、试验研究成果,开展了专题研究,总结了工程实践经验,参考了国内外相关标准规范的规定,并在广泛征求意见的基础上,编制了该规程。
2 规程的适用范围
规程明确提出了“内模”的概念,即埋置在现浇混凝土空心楼盖中用以形成空腔且不取出的填充物。内模作为非抽芯成孔物,主要起到规范成孔形状的作用,不考虑结构受力,当混凝土成型并达到设计强度后,内模也就完成了“工作使命”。设计中确定楼板的永久荷载时,应考虑内模的重量,并应在设计文件中提出相应的要求。在满足各种施工操作要求的基础上,质量轻、价格廉且保证成型的内模才是现浇空心楼盖需要的。
空心楼盖的内模种类很多,已有多种材料可用来制作满足成孔要求的内模。内模多为薄壁空心形式,但也可由实心的轻质材料加工而成。圆形薄壁筒芯
(简称筒芯)、方形薄壁箱体(简称箱体)作为现浇混凝
土空心楼盖的内模已开发出许多类型并取得了工程实践经验,规程主要以这两种内模为基础编制。对其他的内模,也可参照规程中的相关规定采用。
规程中关于筒芯楼板两个方向刚度均是针对直径为500mm以下的圆形筒芯规定的,对于其他形状或者直径大于500mm的筒芯,需要另行分析研究。对于箱体楼板,规程规定对作为结构受力的板底厚度(箱体底面至楼板底的最小距离)不应小于50mm;对于内模直
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现浇混凝土空心楼盖就是按一定规则放置埋入式内模后,经现场浇筑混凝土而在楼板中形成空腔的楼盖。规程适用于工业与民用房屋中现浇的钢筋混凝土和预应力混凝土空心楼盖的设计、施工和验收。对于大跨度的预制构件、基础筏板、转换层楼板、人防结构楼板,为节约混凝土、减少自重,也可埋入各类内模,并参考本规程的有关规定应用。在基础筏板、转换层及
接放在底模上的空心楼板,可按密肋楼板进行设计。312空心楼板两个方向刚度的差别
当内模为箱体时,可直接计算楼板各个方向的截面惯性矩,对于箱体布置均匀的楼板也可按各向同性板进行内力分析。当内模为筒芯时,顺筒方向楼板可直接计算截面惯性矩。规程编制组进行的理论分析及单向板、双向板荷载试验均表明,在常用的截面参数
(筒芯外径小于500mm)条件下,筒芯楼板顺筒、横筒两
在我国应用现浇空心楼盖的初始阶段,大都是采用弹性分析的拟梁法进行计算的。规程仍保留了传统的拟梁法,并给出了不同情况下的处理办法。由于拟梁法同时考虑空心楼板的两个计算方向,楼板两个方向弹性刚度的差异对计算结果有一定的影响。规程给
出了横筒方向拟梁抗弯刚度的计算系数γ,其值与筒芯外径及楼板厚度的比值相关。
21直接设计法和等代框架法
个方向的弹性刚度相差不超过10%,国内其他单位的研究成果也给出了大致相同的结论[8,9]。而截面开裂后的刚度受截面形式影响较小,主要与配筋面积As有关。塑性铰线、上述研究成果,析时,根据楼板截面形式的特点给出了处理楼板两个方向刚度差别的方法。
313边支承板楼盖和柱支承板楼盖
规程将现浇混凝土空心楼盖分为边支承板楼盖和柱支承板楼盖,分别按不同的方法进行内力分析。边支承板是由墙或刚性梁支承的楼板,包括剪力墙结构及梁刚度较大的框架结构;柱支承板是由柱支承的沿柱轴线无梁或带柔性梁的楼板,包括无梁板柱结构及梁刚度较小的框架结构。规程中仅提出了“楼盖内区格板的周边现浇框架梁竖向变形较小”的条件,没有给出柱支承板与边支承板的明确界限,留给设计人员判别的空间。设计人员可参考相关资料并根据设计经验做出判断,但应充分考虑规程给出的条件,不宜过松。边支承板楼盖指沿各支承边具有足够刚性的支承[1]。柱支承板、边支承板的区分仅与楼盖结构的内力分析和构造措施有关,与结构类型、房屋高度、结构构件抗震等级的确定无关。如楼板周边支承为扁梁,如扁梁符合规程第41212条及《建筑抗震设计规范》(G)的有关规定,则可按B5001122001)(简称《抗震规范》框架结构确定房屋高度、结构构件抗震等级,但仍应按柱支承板结构进行内力分析。314结构内力分析
规程规定边支承板的内力分析可忽略楼板的各向异性,取用与普通实心楼板相同的内力分析方法。规程规定带柔性梁的柱支承板楼盖结构的内力分析也应同无梁板柱一样考虑,这与现有的一些设计习惯略有不同,扩大了考虑水平荷载的范围,主要是考虑刚度较小的一些扁梁无法实现边支承的作用,直接按边支承板进行计算与实际受力情况不符。根据柱支承板楼盖结构的受力特点,规程给出的内力分析方法如下:
11拟梁法
直接设计法()和等代框架法是,在国外多本规范行业标准中该规程在综合分析的基础上,规定了这两种方法可用于柱支承板楼盖结构的内力分析,并较详细地介绍了这两种分析方法。
直接设计法、等代框架法都是按两个方向分别计算,且两个计算方向均应考虑全部荷载作用。由于按纵、横两个方向分别计算,计算结果主要取决于计算板带(等代框架梁)在宽度方向的刚度分布。空心楼板两个方向的刚度差异对结果影响较小,故两种计算方法均可忽略筒芯楼板两个方向的刚度差异。取楼板空心区域两个方向单位宽度范围内的截面抗弯惯性矩相等,其值均按顺筒方向确定。
直接设计法以大量的理论分析为基础,参照了钢筋混凝土楼板试验和已有的工程经验,选定了适用于钢筋混凝土楼盖分析的弯矩分配系数。上述弯矩分配系数尚不能普遍适用于预应力混凝土楼盖,其内力分析应采用等代框架法。
31水平荷载作用下的内力分析
竖向均布荷载作用下可采用拟梁法、直接设计法或等代框架法进行内力分析;而水平荷载、地震作用下则应采用等代框架法进行内力分析。当采用等代框架法分析时,竖向荷载作用与水平荷载、地震作用下等代框架梁的截面宽度不相同,应予以注意。承受竖向荷载、水平荷载和地震作用的结构,应分别按竖向荷载和水平荷载(作用)进行内力计算,并按规程的相关规定进行组合。
鉴于有限元技术已较为成熟,对于大多数空心楼盖结构均可采用有限元计算程序进行计算。但楼盖结构分析采用的结构计算程序应经考核和验证,技术条件应符合该规程及国家现行有关标准的规定。对电算结果应经判断和校核,在确认其合理有效后,方可用于工程设计。对于塑性极限分析方法,由于缺少足够的工程实践依据,规程未作相关规定,设计人员可根据最新的研究成果和相关经验作出判断。
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315内力的调整
楼盖的内力可在保证安全的条件下进行调整,规程的主要规定如下:
(1)根据该规程及《混凝土结构设计规范》(G)的相关规定,空B50010—2002)(简称《混凝土规范》
心楼板经过弹性分析求得的内力,可对支座及跨中的截面进行弯矩调幅。规程规定单向板、边支承双向板的调幅不应超过20%,柱支承板楼盖竖向均布荷载作用下每个计算方向正、负弯矩之间的调幅不应超过10%。对于配置冷加工钢筋的楼板,弯矩调幅应符合相应规程的规定。
(2)为了配筋方便,正弯矩作了简化,虑,在距支座lyΠ4的1Π2(图1)
。
时,规程规定横筒肋宽不应小于50mm,此时应按规程
公式计算横筒方向楼板空心部分的受剪承载力,横筒肋宽范围内的楼板实心部分应按混凝土规范的有关规定计算受剪承载力。
根据相关的试验研究成果和规程的相关规定,在内力分析时很多情况下都可以忽略筒芯楼板在不同方向上的刚度差异。但在计算受弯、受剪承载力时,不同方向的差异则比较明显:计算受弯承载力时,横筒方向;计算受。
对于荷载、跨度较大的边支承筒芯楼板,按规程公式计算受剪承载力可能难以满足要求。在工程实践中,可采用拉开筒芯在顺筒、横筒两个方向的间距(即加大顺筒、横筒肋宽),在肋宽范围内布置受力箍筋或预应力筋等方式;但也应该注意有需要加大板厚,即由受剪承载力控制楼板厚度的情况。318受冲切承载力计算
规程根据柱支承板楼盖结构的受力特点,参考了
图1 边支承双向板弹性内力分析正弯矩调整(lx≥ly)
国内外相关标准的有关规定,对柱支承楼盖结构的受冲切承载力计算做出了规定,主要特点如下:
(1)考虑到工程实践的需要,规程规定当采用型钢剪力架、抗冲切锚栓等抗冲切加强措施时,受剪承载力计算应符合《无粘结预应力混凝土结构技术规程》
(JGJ92—2004)的相关规定。
(2)《混凝土规范》仅规定了板柱节点临界截面上
(3)规程参考了《钢筋混凝土结构设计规范》(TJ10—74)的有关规定,提出了当考虑楼盖薄膜效应
时对区格板跨中、支座截面计算弯矩的折减方法。
316受弯承载力计算
对空心楼盖结构进行基本荷载组合下的内力分析后,应按空心楼板内力设计值所对应的计算宽度内的实际截面进行承载力计算,但混凝土受压区高度不宜大于受压区最小翼缘厚度。上述受压区最小翼缘厚度可为板顶厚度(正弯矩计算截面)或板底厚度(负弯矩计算截面)。
317受剪承载力计算
柱支承板楼盖的剪切验算以受冲切为主,边支承板楼板则应验算受剪承载力。当内模为箱体时,直接按箱体间肋梁验算受剪承载力即可,但肋梁内箍筋的构造应符合《混凝土规范》的要求。当内模为筒芯时,可不配置受力箍筋,直接按规程规定进行受剪验算。
当内模为筒芯时,规程中的受剪承载力计算公式仍采用《混凝土规范》的形式,结合以往对预制空心楼板受剪承载力的研究及编制组进行的两个方向布置筒芯单向板抗剪试验结果,在公式中近似给出了空心楼板两个方向的受剪计算系数βv(对顺筒方向取113,对横筒方向取016)。当筒芯连续布置时,直接按规程公式即可计算横筒方向的受剪承载力;当筒芯间断布置
由受剪传递的不平衡弯矩α规程参照美国规范0Munb。
ACI318的有关规定,提出弯曲传递的不平衡弯矩(1-
α0)Munb应由有效宽度为柱(柱帽)两侧各115hs截面范围内配置的纵向受拉钢筋承担。可由上述范围内已配置的钢筋验算,如不够则应加配钢筋。
(3)《抗震规范》《、预应力混凝土结构抗震设计规
(JG程》J140—2004)等标准均对沿两个主轴方向通过柱
截面的板底连续钢筋面积做出了规定,主要是为了防止倒塌极限状态下柱与楼板脱落。规程参考了美国
ACI318、加拿大CSAA2313等规范的有关规定,对这项
规定作了适当补充:1)板底贯通钢筋不应少于两根;
2)对于边柱、角柱的钢筋,在柱中锚固的截面面积应
按一半计算。此钢筋也可由已配置的钢筋验算,如不够则应加配。
(4)对于带梁的柱支承板,为保证柔性梁受剪计算的可靠性,规程按惯例规定计算梁的剪力设计值时,应考虑按从属面积内的全部竖向荷载计算。根据柱支承
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板结构的受力特点,参考ACI规范的有关规定,规程规定楼板仍应计算受冲切承载力,计算时仅考虑楼板的截面有效高度范围内的混凝土(不考虑柔性梁在板顶、板底突出的部分),等效集中反力应按规程的相关规定进行计算。
319挠度和裂缝控制
21内模的保护
双向板的挠度、裂缝宽度验算问题至今仍未有可靠的解决办法。国外规范中通常通过截面尺寸、配筋构造措施的限制条件来控制构件的挠度和裂缝宽度,也没有给出适用于双向板的裂缝宽度计算公式。考虑到我国的设计习惯和规范规定,度、裂缝宽度验算的一般原则,地减小直接荷载和间接作用下的裂缝宽度,是控制裂缝的一种较好办法。
3110配筋率
筒芯楼板的顺筒方向和箱体楼板两个方向的横断面都可看作I形截面,考虑到空心楼板常应用到大跨度结构,且破坏状态时的性能接近于等厚度实心楼板的情况,规程规定计算纵向受力钢筋最小配筋面积、温度收缩钢筋面积时,截面计算面积取不扣除受压翼缘的楼板实际截面积确定,配筋率数值仍按《混凝土规范》的相关规定选用。
当内模为筒芯时,横筒方向的楼板断面不再连续,难以合理规定配筋率的计算截面,故规程提出了“配筋量”的概念,即:由于达到承载能力极限状态时楼板横筒向与顺筒向正截面承载力相近,要求宽度内纵向受力钢筋最小配筋量在筒芯楼板的两个方向宜取相同。
3111楼盖角部构造钢筋
进场检验合格的内模在用到工程中时,施工操作
应保护好内模,避免破损。对板面钢筋安装之前损坏的内模,应予以更换;对板面钢筋安装之后损坏的内模,应采取有效的修补措施封堵。规程还提出了小心轻放、严禁甩扔、采用专用吊篮运输、铺设架空马道、严禁将施工机具直接放置在内模上、施工操作人员不得直接踩踏内模等具体的操作要求。
31抗浮技术措施
,,可能导,如不采取的抗浮措施,现已有多种有效抗浮方法可以参照[2]。规程强调了内模抗浮问题的重要性,并提出了原则性要求,具体操作可根据施工单位企业标准或施工技术方案执行。
41内模的定位及验收
内模的位置准确和整体顺直,对楼板的实际尺寸满足设计条件非常重要,应严格要求。内模的作用与外模板相当,所以规程规定了内模安装应按模板分项工程进行施工质量控制和验收,且可不参与混凝土结构子分部工程的验收。同时,内模安装又与钢筋安装一样,在混凝土浇筑后难以检查实际质量,同样应进行隐蔽工程验收。4 结语
由于该规程为首次编制,难免会存在一些不足和没有完全解决的技术问题,欢迎广大使用者提供宝贵经验和改进意见。
参
考
文
献
[1]白生翔.现浇混凝土楼盖设计中的几个问题[C]∥全国现浇混
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法概述[C]∥全国现浇混凝土空心楼盖结构技术交流会论文集,上海:2005.
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[10]中南大学土木建筑学院,湖南省立信建材实业有限公司.现浇
混凝土筒芯楼盖受力性能试验研究[G].2004.
现浇混凝土空心楼盖角部处于复合受力状态,较易因温度、收缩而产生裂缝,规程规定应配置专门的构造钢筋。楼盖阳角构造钢筋配置在阳角所在角区格板内,并在周边墙或梁内按受拉钢筋锚固。楼盖阴角构造钢筋配置在楼盖阴角两边延长线所围成的区格板内,并延伸到周边区格板内,延伸长度可取为周边区格板短边跨度的1Π4。
3112施工及验收
11内模的进场验收
规程规定了筒芯、箱体内模的进场检验批数量和具体的检验方法。规程规定的现场检验项目为外观质量、尺寸偏差、重量、抗压荷载等,他们是与内模施工性能密切相关的几个指标。如有特殊需要,还可根据相应要求进行专项性能的抽样检验,检验方案可由各方协商确定。90