[分享]异型柱与现浇混凝土空心楼盖在住宅工程中的设计

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异型柱与现浇混凝土空心楼盖在住宅工程中的设计




1.名词解释





1.1异型柱


除了矩形和圆形柱子外的各种截面形状柱子全部称为异型柱，在异型柱与现浇混凝土空心楼盖结构体系住宅工程上使用如下的几种异型柱，截面形状请见图一所示有十字柱、角柱、丁字柱、扁柱之分。


1.2现浇混凝土空心楼盖


在现浇混凝土空心楼盖的内部，上下钢筋之间设置截面形状有圆形、椭圆形、方形等空心管的钢筋混凝土楼板称为现浇混凝土空心楼盖，这种楼盖可降低楼盖重量的30~45%，因为楼板的重量降低相应的钢筋用量也降低。


楼盖的厚度：


H=空心管上面混凝土厚度＞40㎜+空心管的高度D+空心管下面混凝土厚度》40＞；


当楼盖的跨度大于8000㎜时空心管上面混凝土厚度＞50㎜；


当楼盖的跨度大于10000㎜时空心管上面混凝土厚度＞65㎜；


1.3暗梁


    梁的高度与楼板的厚度相同，梁的宽度大于梁的高度称为暗梁，梁的宽度在600~1200㎜之间，当按照等效框架梁法进行设计并且跨度小于9000㎜时可以不用设置暗梁。


1.3扁梁


梁的高度大于楼板的厚度，但梁的高度小于楼盖厚度的两倍，同时梁的宽度大于梁的高度称为扁梁。当楼盖的跨度大于9M，活荷载大于6KN/㎡应当设置扁梁。


1.4边梁


    外边梁是指建筑物外周边的梁，该梁除了承受楼盖的荷载外同时承受维护结构、风力、外悬构件的荷载。


内边梁是指建筑物内部墙体和楼板的荷载，一般该梁在楼梯间处，一边是楼梯间一边是楼板，该梁对室内棚上面为任何影响。


1.5空心管


在《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》CECS175：2004中称为内模。


截面形状有圆形、椭圆形、方形等，并且在管两端封闭行成一个密闭的空心管，每根空心管的长度小于2M，空心管是用早强水泥、纤维、外加剂、填料等材料在一定的模具复合而成，空心管的高度或直径小于楼板厚度应当满足D≤H-80㎜要求。





2. 异型柱的设计





2.1异型柱的选择


如图二所示为异型柱在住宅工程结构平面上的布置，凡是有丁字或十字的墙体部位应当设计为十字柱或丁字柱，墙体转弯处应当设置为角柱，凡是直墙体处应当设置扁柱，具有独立并且不与任何墙体连接的柱子应当设计为矩形或圆形柱子，异型柱的布置原则是使楼盖分格区间大小均匀，各方向的跨度应当相差的尺寸要小一些，如果相差的比较大那么根据《现浇混凝土空心楼盖技术规程》的高跨比规定楼盖就会出现高度差，影响用户的使用。





2.2异型柱的结构计算


在图三所示异型柱截面示意图上标注的柱翼宽度B最小尺寸200㎜，当内墙体的厚度大于200㎜的情况下柱翼宽度B应当与墙体的厚度一致，图中标注的柱翼尺寸应当在B≤A、C、D、E、F、G、H、L、M≤5B之间进行确定。


异型柱的承载能力的计算程序如下：


（1）截面刚度计算；


（2）荷载计算；


（3）轴心受压还是偏心受压结构柱子的确定；


（4）承载能力验算；


2.3异型柱内的配筋构造要求


异型柱内的S型钢筋按照如下要求设置：


（1）柱翼的尺寸在300~400㎜设置一个；


（2）柱翼的尺寸每大于200㎜增加一个；


（3）高度方向应当随箍筋；





3. 异型柱板结构体系下的现浇混凝土空心楼盖的设计





3.1按照梁板结构理论进行设计


梁板柱结构布置请详见图二，具体要求如下：


（1）暗梁的高度与楼板厚度相同；


（2） 暗梁的宽度的确定：当楼板跨度在6000㎜以内a=600㎜；当楼板跨度在6000~7500㎜时a=800㎜；当楼板跨度在7500㎜以上时a≥1000㎜；


（3）梁的结构计算按照连续梁的要求进行计算，全部的支坐按照简支进行计算；


（4）现浇混凝土空心楼盖的设计是按照每一个分取区间的楼板尺寸和单双向板计算要求进行，内外边梁的支坐应当按照简支进行计算，每一分块的楼板与楼板共同作用在暗梁时其支坐按照固定支坐进行计算。


（5）内外边梁的设计应当按照框架结构进行计算；


3.2按照等效框架梁结构理论进行设计


板柱结构布置具体要求如下：


按照等效框架梁结构理论进行设计现浇混凝土空心楼盖，具体要求如下：


（1）首先要根据楼盖的轴线尺寸和柱子的布置情况进行板带的划分，确定柱上板带和跨中板带的宽度，每一跨两侧柱上板带的是跨度的1/4，柱上板带计算宽度是柱子两侧的柱上板带宽度之合。跨中板带的计算宽度是该跨度的1/2；


（2）结构计算时全部的支坐按照简支进行计算；


（3）内外边梁的设计应当按照框架结构进行计算；


（4）阳台或雨篷板与现浇混凝土空心楼盖共同按照等代框架梁法连续进行计算；


（5）靠内外边梁的柱上板带配钢筋按照跨中板带设置；


（6）有内外边梁的柱子不用进行抗冲切验算，独立支撑现浇混凝土空心楼盖的柱子必须进行抗冲切验算，对于异型柱的抗冲切验算的抗冲面是柱翼外角的连线所形成的冲切面，抗冲切验算的配筋设计如图四中所示扁柱的柱头楼板内抗冲切配筋的宽度a ≥3B（B为异型柱柱翼的宽度），内配筋要求应当按照《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002中的第10.1.10条的规定进行设计。


（7）现浇混凝土空心楼盖的结构计算后的配筋结果应当按照《冷轧扭钢筋混凝土构件技术规程》JGJ 115-97中的规定代换为冷轧扭钢筋，降低建筑物钢材的消耗量。


                                                        


5. 异型柱板结构体系下的抗剪、抗震设计





除了各地区根据自己地区要求进行抗震要求进行抗震设计外，必须在异型柱现浇混凝土空心楼盖结构体系下设置抗震剪力墙体，抗震剪力墙体设计的位子一是楼梯间及与楼梯间有关联的分户墙体，二是单元墙体为抗震剪力墙体，每一个单元必须设置一道剪力墙，抗震剪力墙体的结构计算应当按照相应的规范规则要求进行设计。


6. 异型柱板结构体系下的维护墙体和内墙体设计





6.1 维护墙体的设计


建筑物的维护墙体材料首先要选择陶粒砌块，在柱子上必须设置拉接钢筋，高度方向按照每两层陶粒砌块预埋2d6.5，拉接钢筋长度是陶粒砌块长度的2倍，陶粒砌块与柱子的表面必须用200㎜宽度焊接钢丝网用水泥钉固定覆盖在缝隙处。


6.2 内墙体的设计


内墙体与柱子的关系不用设置拉接钢筋，只是在陶粒砌块砌筑完毕后在墙体两侧缝隙处安装200㎜宽度焊接钢丝网并用水泥钉固定。内墙体除了采用陶粒砌块外还可以采用新型墙体材料或轻质隔音墙板。