使用空心楼盖应注意的问题
1现浇混凝土空心楼盖简介及特点综述
现浇混凝土空心楼盖结构在国内最早应用于现浇混凝土空心无梁楼盖,该技术作为国家级重点火炬计划项目,于1998年底通过建设部鉴定,是1999
年建设部科技成果重点推广项目,并在此后几年内,成功应用于商场、工业厂房、仓库、车库及高层建筑等各类建筑工程项目中.特别是近几年,随着国家
标准图集和国家规范的发布实施,以及大容量高效率有限元计算技术、计算软件的普及推广,现浇混凝土空心楼盖的应用更加广泛,早已突破现浇混凝土
无梁空心楼盖的范畴.
为便于与后文叙述的结构体系相对应,根据《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》(DBJ15-95—2013)(简称广东地标)中的分类标准,对现浇混凝土空心楼盖予以分类.根据填充体的形式,将其分为三类(图1):内置填充体、单边外露填充体、双边外露填充体.根据楼盖的支承刚度,将其分为三类:1)刚性支承楼盖:由墙或竖向刚度较大的梁作为楼板竖向支承的楼盖;2)柔性支承楼盖:由竖向刚度较小的梁作为楼板竖向支承的楼盖;3)柱支承楼盖:由柱作为楼板竖向支承,且柱间没有梁的楼盖.根据板跨的高跨比,将其分为两类:1)厚空心楼盖:板厚与板跨的比值(框架肋梁的高跨比)不小于1/22的现浇混
凝土空心楼盖;2)薄空心楼盖:板厚与板跨的比值(框架肋梁的高跨比)小于1/22的现浇混凝土空心楼盖.
基于空心楼盖结构具有能增强抗弯能力和抗剪能力的结构特点,空心楼盖结构多适用于大荷载、大跨度的板式受力结构,空腔结构可以加强建筑物的隔音保温性能,并能减轻结构自重.由于空心楼盖上下翼缘较薄,这对混凝土的浇捣提出更高控制要求,对管线预埋及后期吊挂都需更加精细化施工管理,并需加强重点部位设计,避免由此带来渗漏水问题.
2规范体系
现行现浇混凝土空心楼盖规范、规程、图集以及参考手册目录见表1.其中广东地标对国家标准《现浇混凝土空心楼盖技术规程》(JGJ/T268—2012)进行了较为系统的补充,主要补充内容如下:1)提出了将现浇空心板按高跨比进行分类,并对不同分类的空心楼盖明确了相应的设计方法和构造措施;2)系统地补充了现浇空心楼盖的适用范围和结构抗震(抗侧力)体系,明确了不同结构抗震体系的适用高度、高宽比及抗震等级;3)相对《建筑抗震设计规范》(GB50011—
2010)(简称抗规),增加了板柱抗震结构体系;4)明确了其他国家行业标准未明确的细节构造规定或措施.从广东地标的补充内容来看,我国空心楼盖技术日趋成熟,这必将对空心楼盖的研究与实际应用产生巨大的推动作用.
3结构抗震体系
现浇混凝土空心楼盖的多、高层建筑的最大适用高度应按现行国家标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—
2010)和抗规的要求取值.按照行业标准《现浇混凝土空心楼盖技术规程》(JGJ/T268—2012)的规定,非刚性支承现浇混凝土空心楼盖,应满足抗规的相关规定,抗震体系仅有板柱-抗震墙结构体系.广东地标除了规定和行业标准一致的板柱(框架)-抗震墙抗震体系外,还补充规定了现浇混凝土空心楼盖板柱(框架)结构体系,并按厚空心楼盖和薄空心楼盖进行区分,明确这两种楼盖相应的抗震设计方法和措施,扩充了现浇混凝土空心楼盖结构的适用范围.对于用斜撑代替剪力墙成为第一道抗震防线的板柱-斜撑结构体系,广东地标规定应进行专门研究.
4空心楼盖的几个关键问题及规范意见
在空心楼盖的应用过程中,有几个关键问题是决定空心楼盖是否适用以及是否经济的控制因素
(1)根据抗规第6.1.14条规定,地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构,相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构.该条规定对空心楼盖的应用范围做了适用限制,而地下室顶板,由于覆土或人防荷载较大,往往采用空心楼盖优势明显的部位.
关于上述问题,业界一般有两种意见:一种认为要严格遵守规范规定,只有采用普通的梁板结构才满足要求,不能采用空心楼盖(不论空心楼盖厚度和厚跨比是多少),尤其是不能采用板柱结构(包括有柱帽和无柱帽)的空心楼盖;另一种意见认为,可以采用主框架上有梁的空心楼盖,主框架梁一定要比板厚高,不能是暗梁,至于梁比板高出多少,并未有统一意见.从
抗规的条文解释来理解,地下室顶板作为嵌固端时采用梁板结构的规定,本质上是对楼板整体刚度和传递水平力的要求,基于这一基本要求,当空心楼盖厚度达到一定程度时,空心楼盖所能提供的刚度和传递水平力的要求是可以满足的.广东地标第4.5.6条明确地给出了地下室顶板作为嵌固端时,采用空心楼盖的适用条件,内容如下:
地下1层顶板作为上部结构的嵌固部位时,在塔楼范围
内的地下1层顶板应采用梁板结构,塔楼外的相关范围可采用厚空心楼盖结构,并按本规程设置框架肋梁且肋梁的高跨比不宜小于1/18.由于地下室顶板覆土较厚、荷载较大,实际受力计算的截面尺寸基本都能满足厚空心楼盖和肋梁高跨比的要求,并不会因为构造要求而增大板厚和肋梁高度.
基于以上理解,参考广东地标的规定,笔者认为,当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,塔楼范围外的地下1层顶板可以采用空心楼盖结构.
(2)空心楼盖用于地下室顶板等需要防水部位时,是否需要满足《地下工程防水技术规范》(GB50108—2008)中第4.1.7条中关于防水混凝土结构厚度不应小于250mm的规定,将直接决定空心楼盖上、下翼缘板的取值.
该问题不仅涉及到工程结构长期使用情况下裂缝、耐久性等结构安全问题,也直接关系到空心楼盖结构的经济性.因为构造要求增加的板厚,将带来混凝土和钢筋用量的增加.根据国家规范及地标规范对空心楼盖上、下翼缘板厚度的相关规定可知,其上、下翼缘板厚度的最小值是一致的,都是50mm.
经查阅,该值是从较早的《钢筋混凝土升板结构技术规范》(GBJ130—1990)中关于密肋板的现浇面板厚度不宜小于40mm逐步继承而来.《混凝土密肋及井式楼盖设计手册》中规定该数值不小于50mm,考虑埋设管线时,该数值不小于70mm.
对于处于无防水要求的Ⅰ类环境中的空心楼盖,其上、下翼缘板厚度除满足受力和正常使用要求外,主要是基于钢筋保护层、混凝土浇筑及管线埋设需求决定的,相对比较薄.但对于有防水要求的现浇混凝土空心楼盖,其翼缘板厚度除广东地标之外,其他几本规范并未有明确规定.《钢筋混凝土密肋楼板》(L07G324)规定如下:根据楼板外侧环境类别注明板厚,楼板外侧环境类别为Ⅱb类时,板厚为120mm;楼板外侧环境类别为Ⅰ类时,板厚为100mm.关于防水部位空心楼盖翼缘板(迎水面)最小厚度取值的问题,实际工程中,业界对这个问题的意见并不一致.仅广东地标对此给出了明确的规定要求,其第7.1.14条规定如下:考虑防水要求的地下室顶板及屋面板,如采用空心楼盖结构,应采取可靠的防水措施,且混凝土应采用防水混凝土;地下室顶板空腔顶板厚度不应小于120mm,屋面板空腔顶板厚度不宜小于90mm,折算厚度不应小于200mm;空腔顶板应双层双向配筋,且不少于按空腔顶板厚度计算的最小配筋率;种植顶板应为现浇防水混凝土,折算厚度不应小于250mm,结构找坡,坡度宜为1%～2%;无覆土的行车通道不宜采用空心楼盖结构.其条文解释说明还提到:本条是根据《人民防空地下室设计规范》(GB50038—2005)及《地下工程防水技术规范》(GB50108—2008)的有关条文并结合广东的实际
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