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結構樓闆留洞的設計加強措施

作者:石上清泉7237

結構設計經常會遇到樓闆開洞的情況,樓闆的開洞,會形成平面結構不連續,容易形成結構連接配接較為薄弱的部位,在地震中容易相對振動而使削弱部位産生震害;開洞的角部,容易産生應力集中,輕者容易産生裂縫,嚴重的會有結構安全問題。要做好結構樓闆洞口的設計,需要明确樓闆留洞會有哪些危害,弄清規範對開洞有哪些限制要求,無法避免時又有哪些加強措施。為友善設計人員采取正确的的應對措施,以下對樓闆開洞的要求做了彙總:

一、《建築抗震設計規範》GB 50011-2010

1、第14.3.2-3條規定,地下建築的頂闆、底闆和樓闆,應符合下列要求:

樓闆開孔時,孔洞寬度應不大于該層樓闆寬度的30%;洞口的布置宜使結構品質和剛度的分布仍較均勻、對稱,避免局部突變。孔洞周圍應設定滿足構造要求的邊梁或暗梁。

2、第8.1.8-3條規定,鋼結構房屋的樓蓋應符合下列要求:

對轉換層樓蓋或樓闆有大洞口等情況,必要時可設定水準支撐。

3、第13.4.4條規定,管道、電纜、通風管和裝置的洞口設定,應減少對主要承重結構構件的削弱;洞口邊緣應有補強措施。

管道和裝置與建築結構的連接配接,應能允許二者間有一定的相對變位。

4、附錄E.1.4條, 轉換層結構的抗震設計要求

框支層樓闆的邊緣和較大洞口周邊應設定邊梁,其寬度不宜小于闆厚的2倍,縱向鋼筋配筋率不應小于1%,鋼筋接頭宜采用機械連接配接或焊接,樓闆的鋼筋應錨固在邊梁内。

二、《高層建築混凝土結構技術規程》JGJ 3-2010

1、第3.4.6條規定,當樓闆平面比較狹長、有較大的凹入或開洞時,應在設計中考慮其對結構産生的不利影響。有效樓闆寬度不宜小于該層樓面寬度的50%;樓闆開洞總面積不宜超過樓面面積的30%;在扣除凹入或開洞後,樓闆在任一方向的最小淨寬度不宜小于5m,且開洞後每一邊的樓闆淨寬度不應小于2m。

樓闆有較大凹入或開有大面積洞口後,被凹口或洞口劃分開的各部分之間的連接配接較為薄弱,在地震中容易相對振動而使削弱部位産生震害,是以對凹入或洞口的大小加以限制。設計中應同時滿足本條規定的各項要求。以圖2所示平面為例,L2不宜小于0.5L1,a1與a2之和不宜小于0.5L2且不宜小于5m,a1和a2均不應小于2m,開洞面積不宜大于樓面面積的30%。

結構樓闆留洞的設計加強措施

2、第3.4.8條規定,樓闆開大洞削弱後,宜采取下列措施:

1)、加厚洞口附近樓闆,提高樓闆的配筋率,采用雙層雙向配筋;

2)、洞口邊緣設定邊梁、暗梁;

3)、在樓闆洞口角部集中配置斜向鋼筋。

3、第9.2.7條規定,當架構-雙筒結構的雙筒間樓闆開洞時,其有效樓闆寬度不宜小于樓闆典型寬度的50%,洞口附近樓闆應加厚,并應采用雙層雙向配筋,每層單向配筋率不應小于0.25%;雙筒間樓闆宜按彈性闆進行細化分析。

4、第12.2.1-1條規定,高層建築地下室頂闆作為上部結構的嵌固部位時,應符合下列規定:

地下室頂闆應避免開設大洞口,其混凝土強度等級應符合本規程第3.2.2條的有關規定,樓蓋設計應符合本規程第3.6.3條的有關規定;

5、第13.12.4條要求,建築物的出入口、樓梯口、洞口、基坑和每層建築的周邊均應設定防護設施。

三、《混凝土結構設計規範》GB 50010-2010

1、第5.2.3條規定,進行結構整體分析時,對于現澆結構或裝配整體式結構,可假定樓蓋在其自身平面内為無限剛性。當樓蓋開有較大洞口或其局部會産生明顯的平面内變形時,在結構分析中應考慮其影響。

四、《高層建築筏形與箱形基礎技術規範》JGJ 6-2011

1、第6.1.4條要求,當地下一層結構頂闆作為上部結構的嵌固部位時,應能保證将上部結構的地震作用或水準力傳遞到地下室抗側力構件上,沿地下室外牆和内牆邊緣的闆面不應有大洞口;地下一層結構頂闆應采用梁闆式樓蓋,闆厚不應小于180mm,其混凝土強度等級不宜小于C30;樓面應采用雙層雙向配筋,且每層每個方向的配筋率不宜小于0.25%。

五、《高層建築鋼-混凝土混合結構設計規程》,CECS 230:2008

第5.1.5條規定, 高層建築混合結構的計算模型可采用空間計算模型或空間協同計算模型。

規則的矩形、圓形等長寬比不大的建築,結構計算時可假定樓蓋平面内為無限剛性;如有樓闆開大洞口、樓蓋凹進凸出較大、樓蓋錯層等情況,結構計算時宜考慮樓蓋變形。

抗震計算或對複雜平面結構進行非抗震計算時,應考慮平扭耦聯的計算模型。

計算振型數應使振型參與品質之和不小于總品質的90%。

六、《地下結構抗震設計标準》GB/T 51336-2018,

第7.3.9-4條規定,地下架構結構的闆牆構造措施應符合下列規定:

樓闆開孔時,孔洞寬度不宜大于該層樓闆寬度的30%。洞口的布置宜使結構品質和剛度的分布仍較均勻、對稱,不應發生局部突變。孔洞周圍應設定滿足構造要求的邊梁或暗梁。

七、《建築隔震設計标準》GB/T 51408-2021

第8.3.6條規定,隔震層頂部樓蓋宜采用整體鋼筋混凝土梁闆式樓蓋,闆厚不宜小于160mm,應采用雙排雙向配筋;應少開洞、開小洞,當洞口尺寸大于800mm時,洞口周邊應設定邊梁。

八、《地下工程防水技術規範》GB 50108-2008

第3.1.8-3條規定,地下工程防水設計,應包括下列内容:

工程的防排水系統、地面擋水、截水系統及工程各種洞口的防倒灌措施。

九、根據以上規範要求,總結歸納起來,遇有樓闆洞口設計,應采取以下措施:

1、限制樓闆開洞尺寸和面積,主要内容有,有效樓闆寬度不宜小于該層樓面寬度的50%;樓闆開洞總面積不宜超過樓面面積的30%。

2、洞口的布置宜使結構品質和剛度的分布仍較均勻、對稱,避免局部突變;

3、孔洞周圍應設定滿足構造要求的邊梁或暗梁。

4、加厚洞口附近樓闆,提高樓闆的配筋率,采用雙層雙向配筋;

5、在樓闆洞口角部集中配置斜向鋼筋;

6、作為嵌固端的樓闆,應有厚度限制,混凝土強度有最小強度限制;

7、當樓蓋開有較大洞口或其局部會産生明顯的平面内變形時,在結構分析中應考慮其影響;

8、地下工程的防排水系統、地面擋水、截水系統及工程各種洞口的防倒灌措施。

9、建築物的出入口、樓梯口、洞口、基坑和每層建築的周邊均應設定防護設施。