某公寓結構設計中的問題
發布時間：2012-07-25 共1頁
一、工程簡介采集者退散
1、工程概況
本工程地下兩層深9.0m，地下二層為戰時人防地下室；地上二十八層，出屋頂四層，共計三十四層，其中裙樓四層，一至三層為商場，四層為寫字樓使用的多功能大廳及其它房間，五層為設備層及屋頂平臺花園六～二十八層為標準寫字樓，屋頂上四層分別為設備用房和高位水池。占地面積為6343.75平方米，總建筑面積72290平方米，標準層面積為1559.5平方米，大樓總高度122.1米。
2、地基與基礎
根據地質勘查報告，本工程地質自上而下分為兩部分，上部為第四系的人工堆積，沖擊，殘積土層，下部為白惡系上統大朗山組黃花崗段的沉積基巖，其巖性可分為粉砂質泥巖（含礫），泥質粉砂巖，礫巖等，基巖部分的一般規律是隨著深度的增加而風化程度減弱，巖面強度增大，微風化帶巖體較完整，整體穩定性可靠，一般埋深20.30~30.20m ，樁端承載力標準值0.5mpa.據此，結合本工程的荷載要求，采用人工挖樁基礎，以微風化巖為持力層，周邊采用一柱一樁，核心筒則采用大底板加群樁，最大樁徑為3000.
3、結構及施工方法
結構按7度地震設防，筒體與框架的抗震等級為二級，地基類別2類，基本風荷0.45kN/平方米。本工程主樓采用框架和筒體協同工作體系（框-筒結構），主樓中部（樓梯間和電梯間）縱橫向剪力的墻組成抵抗縱橫向剪力的核心筒。裙房采用框架結構，在主樓和裙樓房間加后澆帶。地下室至五層為普通砼梁板結構，六~二十八層受層高限制，采用后張無粘結預應力寬扁梁結構，樓板為普通鋼筋砼板。本工程結構計算程序采用TBSA4.2軟件。
二、結構設計新技術
1、后張無粘結預應力寬扁梁結構
本工程結構設計的最大特點是在七～二十九層采用了后張無粘結預應力寬扁梁結構。設計思路如下：
（1） 設計原則
A、無粘結預應力筋主要用于平衡樓板和扁梁自重，并滿足梁的抗裂度及變形要求。
B、為保證構件延性，按照《無粘結預應力砼結構技術規程》梁內配置適當普通鋼筋。
C、耐火極限為兩小時，無粘結預應力筋的保護層厚度不小于40mm.
（2）計算模型
樓板厚150mm，扁梁尺寸bxh=1000x500（1500×500），計算模型取柱與扁梁組成的剛架，并假定扁梁與內筒連接為固接，扁梁截面為T形。
（3）預應力設計
樓板、扁梁的砼為C35，扁梁采用無粘結預應力砼結構體系，無粘結預應力筋為7f5鋼絲束，抗拉強度標準值為1570Mpa，普通鋼筋采用II級螺紋鋼，錨固體系采用中國建筑科學研究院的無粘結預應力錨固體系。張拉控制應力取scon=0.7×1570=1099mpa， 張拉時超張拉到1.03scon=1132mpa，同時采用張拉力與伸長值雙控制。
抗裂驗算根據《無粘結預應力砼結構技術規程》要求，扁梁按二級裂等級設計，適當放松；強度驗算中，外荷載在扁梁內產生的彎矩取TBSA程序內力組合結果并考慮預尖力產生的次彎矩。
當對扁梁施加預應力是，柱中的軸向壓力很小，因此對柱子要進行大偏壓或純彎強度絕對值算，并在柱子強度設計的荷載組合中考慮次內力的影響。
扁梁采用單根無粘結預期應力筋張錨體系QMU，張拉端為夾片式錯具，固定端為擠壓錨具，任取一根典型扁梁。
（4）經濟效益
1、取標準層一層作為計算單元，將無粘結預應力寬扁梁結構與普通鋼筋砼梁結構相比較，前者砼用量（包括柱、梁和砼墻）及鋼筋用量（不包括預應力筋）增加約20%左右，介從整體平看，由于采用無粘結預應國力寬扁梁可以降低層高，雖然建筑物高度受到限制不允許提高，卻可以增加了建筑面積，有很現實的經濟意義，本工程原設計標準層層高3.6m，因為規劃
高度限制100m，因此僅能建26層，現在采用無粘結顧應力寬扁梁結構后，標準層層高3.3m，則可以建28層。
2、型鋼奏在普通鋼筋砼中的應用采集者退散
五層樓面亦即裙樓天面，其建筑使用功能較多，有屋頂花園、光棚，還有游泳池及更衣室等，樓面標高變化多，荷載大。另外分別有兩根16M跨和兩根20M跨框架梁，由于承受荷載很大，經TBSA程序計算，梁端彎矩過大，按普通鋼筋配已嚴重超筋，為了解決這個能量，經研究決定將個四根梁改為型鈉砼梁，由此梁兩端的柱相應也改為型鋼砼柱，以便于梁柱節點連接，普通砼中局部采用型鋼砼組合結構，給設計和施工帶來了一定的麻煩，但我們最終成功發解決了這兩者之間復雜的節點構造成。型鋼砼梁與型鋼砼柱及普通砼框及普通砼框架梁的節點連接，非常復雜，縱筋、箍筋和腰筋交錯，而且框架梁1與型鋼砼梁與型鋼砼柱頂面標高不同，如果按原設計框架梁1的縱筋全部焊接在型鋼柱的翼緣上，縱筋過于密集，將造成框架梁1的縱筋施工無法順利進行，達不到設計強度要求，所以我們將框架梁1的截面由原來的300×800改為500×800頂部的縱筋全部越過型鋼柱焊接在型鋼梁翼緣上，對底部的縱筋，如果焊在型鋼柱的翼緣上，為仰焊，且此節點鋼筋密集，不方便焊接施工，質量很難保證，所以在底縱筋與型鋼柱連接處焊接一塊鋼托，縱筋直接平焊在鋼托上即可，為防止與鋼托焊接處，型鋼受削弱，在此處增設三角形加勁板，加勁板與框架梁1的底縱筋平齊。
三、新材料
1、新型防水材料
地下室防水工程中，改變了傳統的柔性防水做法，采用了建設部國家科委一九九三年、一九九五年國家級科技成果重點推廣的新型剛性防水材料，即廣西大新建材化工總廠生產的無機鋁鹽防水劑，達到了剛性防水的目的，該項產品是多功能系列防水材料，具有微膨脹、減水、緩凝、提高抗壓強度，節約水泥用量，降低砼水化熱等功能，本工程采用的無機鋁鹽防水劑BSⅡ型，是一種砼結構自身防水材料，在具體施工過程中，特點如下：
（1）材料性能好、施工工藝簡便，使用時，只需在砼中摻入水泥用量百分之三的無要鋁鹽防水劑BSⅡ型，即可使普通砼坍落度由5-6提高到14-16左右，緩漲時間可處長4-6小時，微膨脹達到萬分之三點八左右，抗壓強度在同等水泥用量的情況下可提高20%以上，比按照普通砼施工可節約10-12%水泥用量，砼不透水性，由S6可提高到S12，抗滲率提高了100-200%，使結構自身具有較好的防水性和防裂效果。
（2）防水效果好，兩層地下室底板，側墻只有30cm厚，但從施工完畢到面在一年多的時間來看，內墻體和底板干燥無水跡，防水效果很好。
（3）經濟造價低，采用新型無機鋁鹽防水劑，按照水泥用量的百分之三加入防水劑可節約10-12%水泥用量，經過詳細計算，采用無機鋁鹽防水劑比采用柔性材料每平方米可節約造價為20元左右，這還不包括柔性材料施工人工費和結構砼其它外加劑，給投資商方速寫為了較高的經濟效益，給施工也帶來了方便。
2、機關報型墻體材料
廣東省墻體改革中大力推廣新型墻體材料，本工程標準層仙隔墻采用預制件輕質嵌墻板，該墻板經高科技研制而成，設計獨特，質量和工藝技術指標抱均符合國際標準和要求且符合國家測試標準，其表層為高強度纖維水泥板，內含高強水泥及聚苯乙烯發泡珠作蕊材料，蕊實而質輕，特有企口及凹凸槽位，易于安裝接合，它可作固定或活動的功能間隔，具有防火、防水、耐沖擊、隔聲、隔熱等特點，有安全軸心上，每米可承受52KN荷載，而重量比一般同等厚度的磚墻要輕一半以上；板材厚度分三種：50mm-38kg/m2；7500-55kg/；100mm-72kg/，它可替代傳統市面上的石屎墻、磚、輕質砌塊墻、石膏板及其它輕質材料中空間墻。
四、新型施工工藝
六層樓面（轉換層）周圈轉換大梁底面受力鋼筋由通長密集Ф40鋼筋組成，閃光對焊連接直徑40mm鋼筋，目前幾乎辦不到，對大截面鋼筋只有機械連接才可靠，再由于為了加強建筑物剛性，所有鋼筋拉通于梁內（包括彎鋼筋），接頭處連接困難，基于以上原因，最后采用香港的\“BAR-TEC\”鋼筋套筒聯接方案來解決難題。
鋼筋套筒聯接技術是近幾年研制和發展起來的一種新型鋼筋對接工藝，其特點是：將鋼筋端部加工成螺紋，然后旋入帶有螺紋的套筒中，從而將兩根鋼筋連接起來。\“BAR-TEC\”鋼筋聯接器強度及螺紋強度都有實驗保證，試驗下全部是鋼筋破壞，鋼筋紋螺紋采用先將鋼筋冷加壓國大鋼筋頭截面，再紋螺紋，故鋼筋截面保持不變，此聯接器價格相對于燭接較高，但使用中有很多優點：質量嚴格保證；施工簡易，設備簡單；聯接器體積小，給砼澆搗提供更大的空間，因接頭強度遠高于鋼筋強度，所以接頭位置隨意，可盡量避開節點不便處，同時最大效率使用鋼筋。
1、工程概況
本工程地下兩層深9.0m，地下二層為戰時人防地下室；地上二十八層，出屋頂四層，共計三十四層，其中裙樓四層，一至三層為商場，四層為寫字樓使用的多功能大廳及其它房間，五層為設備層及屋頂平臺花園六～二十八層為標準寫字樓，屋頂上四層分別為設備用房和高位水池。占地面積為6343.75平方米，總建筑面積72290平方米，標準層面積為1559.5平方米，大樓總高度122.1米。
2、地基與基礎
根據地質勘查報告，本工程地質自上而下分為兩部分，上部為第四系的人工堆積，沖擊，殘積土層，下部為白惡系上統大朗山組黃花崗段的沉積基巖，其巖性可分為粉砂質泥巖（含礫），泥質粉砂巖，礫巖等，基巖部分的一般規律是隨著深度的增加而風化程度減弱，巖面強度增大，微風化帶巖體較完整，整體穩定性可靠，一般埋深20.30~30.20m ，樁端承載力標準值0.5mpa.據此，結合本工程的荷載要求，采用人工挖樁基礎，以微風化巖為持力層，周邊采用一柱一樁，核心筒則采用大底板加群樁，最大樁徑為3000.
3、結構及施工方法
結構按7度地震設防，筒體與框架的抗震等級為二級，地基類別2類，基本風荷0.45kN/平方米。本工程主樓采用框架和筒體協同工作體系（框-筒結構），主樓中部（樓梯間和電梯間）縱橫向剪力的墻組成抵抗縱橫向剪力的核心筒。裙房采用框架結構，在主樓和裙樓房間加后澆帶。地下室至五層為普通砼梁板結構，六~二十八層受層高限制，采用后張無粘結預應力寬扁梁結構，樓板為普通鋼筋砼板。本工程結構計算程序采用TBSA4.2軟件。
二、結構設計新技術
1、后張無粘結預應力寬扁梁結構
本工程結構設計的最大特點是在七～二十九層采用了后張無粘結預應力寬扁梁結構。設計思路如下：
（1） 設計原則
A、無粘結預應力筋主要用于平衡樓板和扁梁自重，并滿足梁的抗裂度及變形要求。
B、為保證構件延性，按照《無粘結預應力砼結構技術規程》梁內配置適當普通鋼筋。
C、耐火極限為兩小時，無粘結預應力筋的保護層厚度不小于40mm.
（2）計算模型
樓板厚150mm，扁梁尺寸bxh=1000x500（1500×500），計算模型取柱與扁梁組成的剛架，并假定扁梁與內筒連接為固接，扁梁截面為T形。
（3）預應力設計
樓板、扁梁的砼為C35，扁梁采用無粘結預應力砼結構體系，無粘結預應力筋為7f5鋼絲束，抗拉強度標準值為1570Mpa，普通鋼筋采用II級螺紋鋼，錨固體系采用中國建筑科學研究院的無粘結預應力錨固體系。張拉控制應力取scon=0.7×1570=1099mpa， 張拉時超張拉到1.03scon=1132mpa，同時采用張拉力與伸長值雙控制。
抗裂驗算根據《無粘結預應力砼結構技術規程》要求，扁梁按二級裂等級設計，適當放松；強度驗算中，外荷載在扁梁內產生的彎矩取TBSA程序內力組合結果并考慮預尖力產生的次彎矩。
當對扁梁施加預應力是，柱中的軸向壓力很小，因此對柱子要進行大偏壓或純彎強度絕對值算，并在柱子強度設計的荷載組合中考慮次內力的影響。
扁梁采用單根無粘結預期應力筋張錨體系QMU，張拉端為夾片式錯具，固定端為擠壓錨具，任取一根典型扁梁。
（4）經濟效益
1、取標準層一層作為計算單元，將無粘結預應力寬扁梁結構與普通鋼筋砼梁結構相比較，前者砼用量（包括柱、梁和砼墻）及鋼筋用量（不包括預應力筋）增加約20%左右，介從整體平看，由于采用無粘結預應國力寬扁梁可以降低層高，雖然建筑物高度受到限制不允許提高，卻可以增加了建筑面積，有很現實的經濟意義，本工程原設計標準層層高3.6m，因為規劃
高度限制100m，因此僅能建26層，現在采用無粘結顧應力寬扁梁結構后，標準層層高3.3m，則可以建28層。
2、型鋼奏在普通鋼筋砼中的應用采集者退散
五層樓面亦即裙樓天面，其建筑使用功能較多，有屋頂花園、光棚，還有游泳池及更衣室等，樓面標高變化多，荷載大。另外分別有兩根16M跨和兩根20M跨框架梁，由于承受荷載很大，經TBSA程序計算，梁端彎矩過大，按普通鋼筋配已嚴重超筋，為了解決這個能量，經研究決定將個四根梁改為型鈉砼梁，由此梁兩端的柱相應也改為型鋼砼柱，以便于梁柱節點連接，普通砼中局部采用型鋼砼組合結構，給設計和施工帶來了一定的麻煩，但我們最終成功發解決了這兩者之間復雜的節點構造成。型鋼砼梁與型鋼砼柱及普通砼框及普通砼框架梁的節點連接，非常復雜，縱筋、箍筋和腰筋交錯，而且框架梁1與型鋼砼梁與型鋼砼柱頂面標高不同，如果按原設計框架梁1的縱筋全部焊接在型鋼柱的翼緣上，縱筋過于密集，將造成框架梁1的縱筋施工無法順利進行，達不到設計強度要求，所以我們將框架梁1的截面由原來的300×800改為500×800頂部的縱筋全部越過型鋼柱焊接在型鋼梁翼緣上，對底部的縱筋，如果焊在型鋼柱的翼緣上，為仰焊，且此節點鋼筋密集，不方便焊接施工，質量很難保證，所以在底縱筋與型鋼柱連接處焊接一塊鋼托，縱筋直接平焊在鋼托上即可，為防止與鋼托焊接處，型鋼受削弱，在此處增設三角形加勁板，加勁板與框架梁1的底縱筋平齊。
三、新材料
1、新型防水材料
地下室防水工程中，改變了傳統的柔性防水做法，采用了建設部國家科委一九九三年、一九九五年國家級科技成果重點推廣的新型剛性防水材料，即廣西大新建材化工總廠生產的無機鋁鹽防水劑，達到了剛性防水的目的，該項產品是多功能系列防水材料，具有微膨脹、減水、緩凝、提高抗壓強度，節約水泥用量，降低砼水化熱等功能，本工程采用的無機鋁鹽防水劑BSⅡ型，是一種砼結構自身防水材料，在具體施工過程中，特點如下：
（1）材料性能好、施工工藝簡便，使用時，只需在砼中摻入水泥用量百分之三的無要鋁鹽防水劑BSⅡ型，即可使普通砼坍落度由5-6提高到14-16左右，緩漲時間可處長4-6小時，微膨脹達到萬分之三點八左右，抗壓強度在同等水泥用量的情況下可提高20%以上，比按照普通砼施工可節約10-12%水泥用量，砼不透水性，由S6可提高到S12，抗滲率提高了100-200%，使結構自身具有較好的防水性和防裂效果。
（2）防水效果好，兩層地下室底板，側墻只有30cm厚，但從施工完畢到面在一年多的時間來看，內墻體和底板干燥無水跡，防水效果很好。
（3）經濟造價低，采用新型無機鋁鹽防水劑，按照水泥用量的百分之三加入防水劑可節約10-12%水泥用量，經過詳細計算，采用無機鋁鹽防水劑比采用柔性材料每平方米可節約造價為20元左右，這還不包括柔性材料施工人工費和結構砼其它外加劑，給投資商方速寫為了較高的經濟效益，給施工也帶來了方便。
2、機關報型墻體材料
廣東省墻體改革中大力推廣新型墻體材料，本工程標準層仙隔墻采用預制件輕質嵌墻板，該墻板經高科技研制而成，設計獨特，質量和工藝技術指標抱均符合國際標準和要求且符合國家測試標準，其表層為高強度纖維水泥板，內含高強水泥及聚苯乙烯發泡珠作蕊材料，蕊實而質輕，特有企口及凹凸槽位，易于安裝接合，它可作固定或活動的功能間隔，具有防火、防水、耐沖擊、隔聲、隔熱等特點，有安全軸心上，每米可承受52KN荷載，而重量比一般同等厚度的磚墻要輕一半以上；板材厚度分三種：50mm-38kg/m2；7500-55kg/；100mm-72kg/，它可替代傳統市面上的石屎墻、磚、輕質砌塊墻、石膏板及其它輕質材料中空間墻。
四、新型施工工藝
六層樓面（轉換層）周圈轉換大梁底面受力鋼筋由通長密集Ф40鋼筋組成，閃光對焊連接直徑40mm鋼筋，目前幾乎辦不到，對大截面鋼筋只有機械連接才可靠，再由于為了加強建筑物剛性，所有鋼筋拉通于梁內（包括彎鋼筋），接頭處連接困難，基于以上原因，最后采用香港的\“BAR-TEC\”鋼筋套筒聯接方案來解決難題。
鋼筋套筒聯接技術是近幾年研制和發展起來的一種新型鋼筋對接工藝，其特點是：將鋼筋端部加工成螺紋，然后旋入帶有螺紋的套筒中，從而將兩根鋼筋連接起來。\“BAR-TEC\”鋼筋聯接器強度及螺紋強度都有實驗保證，試驗下全部是鋼筋破壞，鋼筋紋螺紋采用先將鋼筋冷加壓國大鋼筋頭截面，再紋螺紋，故鋼筋截面保持不變，此聯接器價格相對于燭接較高，但使用中有很多優點：質量嚴格保證；施工簡易，設備簡單；聯接器體積小，給砼澆搗提供更大的空間，因接頭強度遠高于鋼筋強度，所以接頭位置隨意，可盡量避開節點不便處，同時最大效率使用鋼筋。
