地下室顶板作为高层建筑上部结构的嵌固部位的影响分析.pdf

第 3 3卷第 7期 Vol _ 3 3 No ．7 建筑施工 B UI L D I N G C O N S T R UC T 1 0 N 地 下 室 顶 板作 为 高层 建筑 上 部结 构 的 嵌 固部位 的影 响分析 Ana l y s i s o f I mp a c t o f Ba s e me nt Ce i l i n g S l a b Kno wn a s a Bui l t - i n S upe r s t r uc t ur e Pa r t o f Hi g h- Ri s e Bui l d i ng 口 张 洁 上海高 等教育建筑设计研究院 2 0 0 0 3 1 【 摘 要】 某高层建筑在地下室顶板上开设较大的洞口，这使得上部结构的嵌固端条件无法满足 ． 而当地下室顶板在洞口周 围采取适当的构件布置措施后，通过建立模型对楼板开洞前后计算对比、分析，证明此种办法可满足地下室顸板作为上部结构 嵌 固端的要求 ，同时也可以保证施工的安全。 【 关键词】高层建筑上部结构 嵌固端 地下室顶板 开洞 影响 【 中图分类号】 T U 7 5 7 ／ 文献标识码 B 【 文章编号】1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 1 0 7 0 5 6 0 0 3 1 工程概 况 本工程整体地下室共 1 层， 层高 5 ． 5 m 。 此地下室顶板上 主要有 3 个塔楼 ， 塔 1 为 4层的框架结构 高 1 8 ． 9 5 0 m ， 塔 2 为 7层的框架剪力墙结构 高 3 0 ． 6 5 0 m ， 塔 3为 2 O层的框 架剪力墙结构 高 8 1 ． 3 5 0 m ， 见图 l 。本工程场地类别Ⅲ类 ， 抗震设防烈度为 6度， 地震加速度 O ． 0 5 g ， 因本工程为特殊 设防类建筑 ， 进行抗震计算时抗震等级按 7度设防， 地震加 速 度 O ． O 5 g 。 图 1地 下室平面图及塔楼 划分 示意 本工程在整个结构设计结束且基础已经施工完毕的情 况下， 应甲方的要求增设了下沉式广场。该广场要求在地下 室顶板上开设一个较大的洞口， 而原结构设计是以地下室项 板为上部结构嵌固部位 ， 现在地下室顶板上开大洞， 使地下 室顶板无法满足规范对于上部结构嵌固部位的要求， 故本文 将通过计算分析此大洞 口对嵌固效果的影响， 并提出相应的 应对措 施。 【 作者简介】 张 洁 1 9 7 9 一 ， 女， 硕士研究生， 工程师。联系地 址 上海市淮海 中路 1 4 8 7弄 5 7号 2 0 0 0 3 1 ， 【 收稿日期】 2 0 1 1 - 0 6 2 1 图 2 整体 分析结构模 型 3 地下室顶板开洞对上部结构嵌固部位的影响 分析 按原设计方案 无此洞口时 分析， 地下室的侧向刚度与 上部底 层结构侧 向刚度 比值 大于 2 ， 地下室项板 可以作为上 部结构嵌固端， 且地下室顶板上的备塔楼可以按单独结构分 别计算。 地下室顶板开大洞后， 因无法满足上述条件 ， 原结构 设计计算的前提不成立， 其结构需全部重新进行设计。故如 何采取措施减小洞口对于该地下室顶板的影响， 使其可以作 为上部结构的嵌固端 ， 这对于该项目具有重要的意义。 建筑抗震设计规范 G B 5 0 0 1 1 2 0 1 0 6 ． 1 ． 1 4第 1 条明 确规定 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时， 地下室顶 板应避免开设大洞口。规范并没有对洞口的尺寸进行量化 ， 嫱 姆糍羹 鹚 一 _ 7 ／ 2 0 1 1 张 洁 地下室顶板作为高层建筑上部结构的嵌 固部位的影响分析 第7期 但要求地下室顶板必须具有足够的平面内刚度， 以有效传递 地震基底剪力。故根据规范要求， 我们考虑在洞口周边加设 混凝土梁 图 3 ， 并对该方案进行计算分析。 图 3 增设 混凝土粱示意 图 4 楼板 面 内主应力示意 本工程地下室顶板开洞后 ， 顶板应力情况见图 4 。图中 小震情况下，楼板最大应力的控制工况为 X向地震作用， 大 部分的楼板应力均小于 O ． 4 4 M P a 。 地下室顶板的混凝土强度 等级为 C 3 0 ， 其抗拉强度标准值为 2 ． 0 1 M P a ， 所以小震作用 下楼板的最大拉应力小于混凝土的抗拉强度标准值 ， 楼板处 于弹性状态。 对于中震、 大震下的楼板应力， 其近似值可根据小震的 楼板应力分别乘以中、大震与小震的影响系数的比值得到。 楼板对应 中、大震 的最大拉应力分别为 1 ． 2 6 5 M P a 、 2 ． 7 5 M P a 。 可以看出， 楼板在中震时应力小于混凝土的抗拉强度标 准值 ， 楼板仍然处于弹性状态； 而在大震时， 部分楼板将会开 裂， 进入塑性状态。 4 ． 2 对洞边加设的混凝土梁进行内力分析 经分析， 中震作用下， 梁配筋小于钢筋抗拉强度设计值， 满足 中震弹性。 4 ． 3 对加设混凝土梁后的开洞口和无洞口情况比较分析 我们通过对顶板开洞模型与顶板不开洞模型进行各塔 楼的振动特性一致性对比分析， 结果见表 1 - 3 。 通过塔 1 、 2 、 3自震特性对比可知， 各塔楼振动周期值在 开洞前后几乎没有变化。因此， 多塔模型按开洞与不开洞进 行对比分析， 主要是对比洞口周边竖向构件 柱 在地下室顶 板处的水平变形差异性， 以及两种情况下上部结构计算结果 的差异 ， 其计算结果见表 4 。结果表明， 其绝对位移值均很 表 1塔 I 自震特性对比 振型号 周期 S ， 转角 手 动系 数 y 扭 转系 教 地下室顶板开洞 T1 ．0 6 0 8 1 7 6 ．7 5 0 ． 8 0 0 0 O O ． O 1 模型前三周期结 T2 1 ．0 5 41 8 4 ． 8 5 O ． O 1 0 ． 9 9 0 ． O 0 构自 振特性 T3 1 ．0 2 6 6 1 7 4 ．4 1 O ． 2 O O ． 0 0 0 ． 7 9 地下室顶板不开 T1 ．0 6 0 8 1 7 4 ． 9 4 0 ． 7 9 0 ． O 1 O ． 2 1 洞模型前三周期 T2 1 ．0 5 4 0 8 4 ． 8 0 0 ． 0 1 O ． 9 9 0 ． 0 0 结构自振特性 T3 1 ．0 2 6 6 1 7 4 ． 3 0 0 ． 2 0 O ． O O 0 ．7 9 表 2塔 2自震特性对比 振型号 周期 S 转 角 平 动 系 数 卅 扭 转系 糍 第 一 扭转 ／ 第 一 平 动 周 期 地下室顶板开洞 T1 1 ． 6 6 5 7 8 9 ． 5 5 O ． O O 1 ． O O O ．O O 模型前三周期结 T 2 1 ． 5 2 7 7 1 7 8 ． 7 5 O ． 9 8 O 0 0 O ．O 2 O ． 8 3 构自振特性 T 3 1 ． 3 8 3 6 2 9 ． 9 3 0 0 1 1 ．O 0 0 ．9 8 地下室顶板不开 T1 1 _ 6 6 5 7 8 9 ． 5 5 0 0 0 1 ．O 0 O ．0 O 洞模型前三周期 T 2 1 ． 5 2 7 7 1 7 8 ． 7 5 0 9 9 0 ．O 0 0 ．O 2 O ． 8 3 结构自 振特性 T 3 1 ． 3 8 3 6 2 3 _ 8 6 0 ．O l 0 ．O O 0 ．9 8 表 3塔 3自震特性对比 振型号 周期 S 转角 平 动系 数 一 扭 转系 蠹 第 一 扭 转 ／ 第 一平 动 周 期 地下室项板开洞 T 1 2 ．7 2 4 4 1 1 6 ．3 1 O ． 2 0 O 8 O O ． O 0 模型前三周期结 T 2 2 ．7 0 8 0 2 6 ．4 9 0 ． 7 8 O ． 1 9 O ． O 2 0 4 8 构自 振特性 T3 2 ．3 1 O 8 3 6 ．3 7 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 9 6 地下室顶板不开 T 1 2 ．7 2 4 4 1 1 6 -2 6 O ． 2 0 O 8 0 0 ． O O 洞模型前三周期 T 2 2 ．7 0 8 0 2 6 ． 4 4 O ． 7 8 O ． 1 9 0 ． 0 2 0 ． 8 4 8 结构自振特性 T3 2 ．3 1 O 8 3 6 37 0 ． O 2 0 ． O 2 O ． 9 6 小 ， 但两种模型下位移差值相对比较大。可见因开洞形成的 影响是客观存在的， 这导致上部结构传下来的水平力在顶板 处的传递路径发生了变化 ， 且在洞口周边形成应力集中。 表 4 洞口周边柱在地下室顶板处的水平变形对比 方向 节点 节点位移峰值 ／ mm 两模型差值 开洞模型 不开洞模型 绝对值 A1 0 ． 3 0 ／ 一0 ． 2 2 0 ． 2 2 ／ 一O． 1 6 O ． 0 8／ 一0 ． 0 6 x向 A 2 O ． 2 9 ／ 一 0 ． 2 2 0 ． 1 9 ／ 一 0 ． 1 5 O ． 1 O ／ 一 O ． 0 7 A3 O ． 1 6 ／ 一0 ． 1 3 0 ． 2 2 ／ 一0． 1 6 0 ． 0 6／ -0 ． 0 3 A4 O ．2 2 ／ 一O ． 1 7 O ． 1 8 ／ 一0． 1 5 0 ． 0 4／ 一0 ． O 2 A1 O．2 7 ／ 一O ． 1 9 0 ． 2 2 ／ 一0． 1 7 0 ． O 5 ／ 一O ． O 2 v向 A 2 O ． 1 8 ／ 一 0 ． 1 3 0 ． 1 4 ／ 一 0 ． 1 O 0 ． 0 4 ／ - 0 ． O 3 A3 0． 1 6 ／ 一0 ． 1 3 0 ． 1 4 ／ 一O． 1 O O ． O 2／ 一O ． 0 3 A4 O．0 7 ／ 一0 ． 0 7 O ．09 ／ 一0 ． O 6 O ．0 2／ 一0 ． 0 l 至于顶板开洞对上部结构位移的具体影响， 我们可将塔 3中A 1 节点上部结构水平位移值进行比较得到 取位移角最 大楼层， 即 2 0层 ， 其结果见图 5 。 岬 拟 畦茌 蝴 毫l J _ 觚 由位 眵时墨M f 螺 蠢 ． - ％ 一 ． r ． 0． 0 0 ， m 。’ 辨t 一 ． ， ， lll ∞。 ～ i ,i 。 。 鐾。 ． 。 ／ 一3 1 8 1 ． ■ 膏 毫 每醣 醯 ； l蕞 一 ， - i 1 釜 蠢， 菇 每 曲 开碉{ 蔓 壁x 向 开 { 蔓 型x 向 一 和帕， 节 点， ‘ ‘ 珊軎竹喜奇蠼{ 墙I } 毫I } ’ ’ ， ⋯ 裟 ， ， r ， 鬻一■ 0 00 - ⋯ ■-- 0 ‘0 一 l【l_ 一 ’ 发 茹 _l_ 一 3 1 ‘ 『 i 一 。 。 葛 艘 碰吁 碍 哥 更 劫c栅 ∞ * Y由 4 6 j ， 节点 奸 健穆时蕞●寰 { 蝌 馥{ 。 1 。 ． 3 ‰ -． ． _ _ _ _ 蚕 - ～ - ， 。 一 蔼． 瓤 ， f 两 _丘 募 i i 性 毋 曲 再糖 堂 Y 由 图 5 两个模型 A1节点时程位移 比结果 5 6 1 第 3 3卷第 7期 Vo1 ．3 3 No ． 7 建筑施- - B UI L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 无梁 空心楼 盖施工技术在地 下室 顶 板 结构 中 的应 用 Co ns t r uc t i o n Te c hno l o g y o f Gi r d e r l e s s H o l l o w-Co r e Fl o o r S l a b Ap pl i e d t o Ba s e me nt Ce i l i n g S t r uc t ur e 口 谭松明 覃 轲 深圳市越众 集 团 股份有限公司5 1 0 8 3 6 ’ 【 摘 要】 以深圳侨香村经济适用房住宅区工程中地下室顸板施工为例，介绍了该工程中采用的现浇混凝土无梁空心楼盖关 键施工技术。经工程应用证明 ，该技术确保 了结构施 工质量 ，符合规 范要 求，且施 工便捷 、安全有效 ，带 来 了良好 的社 会效益 和经济效益，值得进一步推广和应用。 【 关键词 】 G B F 薄壁管 现浇钢筋混凝土 空心无梁楼盖 地下室顶板 安装 【 中图分类号】 T U 7 5 6 ． 4 ／ 文献标识码 B 【 文章编号 】 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 1 0 7 0 5 6 2 0 3 0 引言 G B F管现浇钢筋混凝土无梁空心楼盖是正在发展的混 凝土楼板新技术， 它具有 自重轻、 材料省、 隔声隔热效果好、 楼面平整有利于房间灵活隔断、空间开阔美观等诸多优点， 在大空间、 大跨度柱网住宅和公共建筑中得以广泛应用。以 下就深圳侨香村经济适用房住宅区工程为例进行介绍。 1 工程概况 深圳侨香村经济适用房住宅区工程第四标段位于侨香 路与安托山交界处， 建筑面积 6 5 0 6 9 ． 6 6 m ， 地下 1 层， 地上 3 5层。该工程地下室顶板施工采用现浇混凝土 G B F 空心无 【 作者简介】 谭松明 1 9 6 9 一 ， 男， 本科， 工程师， 董事长。联系 地 址 深圳市南山 区朗山路 1 6号华瀚创新 园 C座 3楼 5 1 8 0 5 7 。 【 收稿日期】 2 0 1 1 - 0 7 1 3 梁楼盖施工技术。G B F 空心管采用 G Z 高分子组合芯模， 直径 为 D 2 0 0 总 工程 量 6 2 8 7 m 、 D 2 5 0 总 工程量 7 1 5 4 m ， 均 为 A型 上方下圆 ， 两种规格， 标准规格长 1 0 0 0 m m 。 2 现浇混凝土空心楼盖施工工艺 在进行 G B F管现浇混凝土楼盖施工前， 首先应根据结构 图纸及相关规范， 排出布管图并经设计单位确认 然后根据 工程实际情况制定出详细的作业指导书， 并对管理人员和操 作工人进行现场交底， 以确保施工过程顺利进行。现浇混凝 土空心楼盖的施工顺序为 测量放线一梁板模板支设一在模 板上弹线， 对薄壁管及预埋水电线管盒、 暗梁等定位放线一 暗梁钢筋绑扎一底 板钢 筋绑扎 、 垫铁 、 垫块及 纵横肋的钢 筋 网片一底层钢筋验收一预埋水 电管线盒 、 竖向板 套管安装一 排放 G B F薄壁空心管， 安装、 固定芯模， 管间用横向钢筋定 位，管段两端作抗浮锚定一GB F薄壁管安装隐蔽验收并记 通过比较可知 开洞模型的时程位移比不开洞模型的时 程位移略大， 在 X向的最大差值为 O ． O 5 m m 大 0 ． 1 1 ％ ， Y向 最大差值为 0 ． O 4 m m 大 0 ． 1 0 ％ ； 开洞模型与不开洞模型的 节点位移时程曲线形状基本一致， 可见上部结构的变形基本 是一致的。故开洞对整体的影响很小。 4 ． 4 地下室顶板洞口周围板刚度分析 经计算 ，楼 盖最大 变形为 X向为 0 ． 3 0 5 m m ， Y向为 0 ． 2 1 8 m m；竖向构件在此层最大位移为 X向为 0 ． 2 1 5 m m ， Y 向为0 ． 1 4 8 m m 。 因此， 楼板开洞后， 地下室项板的最大变形与该层竖向 构件的平均位移之比均小于 2 ， 则本工程开洞后的地下室顶 板仍可认为是刚性楼板。 5 结语 通过上述分析结果， 可知此地下室楼板开洞后 ， 仍能通 过其余楼板及加设的混凝土梁将上部结构的基底剪力传递 至地下室外墙 ， 并在大震或中震下弹性工作。 因此 ， 可以在计 算分析中， 把地下室顶板作为上部结构的嵌固端来考虑。我 们通过实践也证明该方法是行之有效的，且能保证施工安 全 ， 值得进一步推广应用。