【原创干货】结构优化大牛案例+方案“爆解”地下室顶板预应力

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前言:本文原稿来自王财权,博牛优化,结构工程师,地下室顶板结构选型对整个地下室造价影响较大,笔者对地下室顶板预应力方案进行了一系列的分析、对比,并给出了指导意见,供同行参考。再也不用为了地下室顶板结构选型而烦恼了! 爆解一:地下室顶板结构形式 地下车库由于使用功能上的特点,柱网比较规则,常规的地下车库考虑并排停三部车,柱距多为8.0~8.5m,另一个方向的柱距则为8.0~8.5m(等间距)、5+7+5m或12m(等间距)等几种方案。



前言:本文原稿来自王财权,博牛优化,结构工程师,地下室顶板结构选型对整个地下室造价影响较大,笔者对地下室顶板预应力方案进行了一系列的分析、对比,并给出了指导意见,供同行参考。再也不用为了地下室顶板结构选型而烦恼了!

爆解一:地下室顶板结构形式

地下车库由于使用功能上的特点,柱网比较规则,常规的地下车库考虑并排停三部车,柱距多为8.0~8.5m,另一个方向的柱距则为8.0~8.5m(等间距)、5+7+5m或12m(等间距)等几种方案。


现在地下室楼盖较为常用的有如下几种结构形式:


(1)普通混凝土梁板的结构形式;


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(2)预应力混凝土梁(扁梁)+预应力平板;


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(3)普通无梁楼盖或预应力无梁楼盖;


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爆解二:楼盖结构布置2

地下车库取3×3跨8.1m×5.6/7.1m柱网尺寸、地下室顶板覆土1.5m,活载为5kN/m2,消防车道活载为20kN/m2。结构形式及配筋如下图,结构尺寸见表1:


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 普通梁+大板结构(方案一)


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预应力梁+预应力大板(方案二)


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预应力扁梁+预应力大板(方案三)


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预应力无梁楼盖(方案四)


从表1中可看出,采用无梁楼盖结构体系或预应力扁梁,地下室层高有所减小,这样可以将地下车库整体上抬,减少土方开挖量,减小用于抗浮设计的抗拔桩或锚杆数量。


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爆解三:楼盖工程造价对比

利用软件,统计出各楼盖顶板单位面积主要材料用量,计算出各方案单方造价,见表2。

表2 楼盖材料单位用量及造价


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注:混凝土用C40,综合费用450元/m3,普通钢筋取3700元/t,预应力筋取7400元/t;混凝土板、墙模板综合费考虑为40元/m2;


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单方造价对比图

从上表看出,普通主梁+大板结构形式造价较高,预应力梁与预应力扁梁+预应力大板造价基本持平,而预应力无梁楼盖体系经济性最高。


爆解四:施工工期对比

预应力板施工工艺流程:铺板底模→绑扎板底普通钢筋→排放绑扎固定扁波纹管→穿有粘结钢绞线→安装埋件→绑扎板面普通钢筋→隐蔽工程验收→浇筑混凝土→混凝土养护→预应力筋张拉→落架及拆除模板→外露切割→灌浆→端部封裹。


预应力结构的地下室顶板在施工过程中,比普通地下室梁板结构多出的工艺即为下划线部分。概括如下:

一:铺束阶段的工艺流程可与绑扎梁、板钢筋诸多工种交叉进行,使预应力施工尽量少占工期,加快施工进度。一般情况下,铺束阶段不会发生拖延工期现象。


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(上图为预应力筋铺束现场)


二:预应力张拉过程工艺涉及到模板拆除,将拖延部分工期,规范规定预应力张拉须混凝土强度达到100%后方可张拉,采用预应力结构的混凝土强度均为C40,因此其强度达到75%后,经原设计单位认可后亦可以张拉。C40混凝土强度达到75%的时间一般为15天左右,而采用普通结构地下室顶板模板拆除时间一般为12天左右,工期延误可能会在3天左右。



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(上图为预应力筋张拉现场)

三:对于外露切割、灌浆、端部封裹等预应力结构施工工艺,均可在拆除模板后进行施工,对工程的工期不产生任何影响。


爆解五:工程案例

预应力楼盖体系运用较成熟,有很多建成的实际项目采用此工艺,如上海马当路华府天地地下车库,地下室顶板采用带平托板柱帽的无粘结预应力无梁楼盖,地下二层采用预应力扁梁+预应力大板:


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江苏软件园总部经济大楼(人防工程)采用预应力无梁楼盖:


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南京江宁区托乐嘉地下车库顶板采用预应力无梁楼盖:


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总结6

采用预应力结构,造价比普通钢筋混凝土结构低。其中采用预应力扁梁或者无梁楼盖体系还可以减小地下室层高,将整个地下室上抬,减小开挖量。而且通过对预应力筋张拉,板中产生一个轴向压应力(一般为1.5~ 2.5MPa的压应力),使平板挠度大大减少,地下车库抗裂性能将大大提高。但是预应力涉及到多工种的配合,后期预应力张拉工艺,会增加部分的工期及施工管理难度。


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