地下顶板施工时中板安全性分析

发表时间:2019/5/13   来源:《知识-力量》2019年8月26期   作者:郑建
[导读] 本文主要针对地下建筑结构顶板施工时,既有中板的安全性评估。通过有限元计算中板内力,并根据内力计算该内力下既有中板的配筋情况,将其与实际配筋进行对比,从而确定工程安全性。
(绵阳市涪城区西南科技大学,四川 绵阳 621000)
摘要:本文主要针对地下建筑结构顶板施工时,既有中板的安全性评估。通过有限元计算中板内力,并根据内力计算该内力下既有中板的配筋情况,将其与实际配筋进行对比,从而确定工程安全性。
关键词:地下建筑;中板;施工安全

 
         1.工程概况与评估依据
         1.1建筑设计概况
         本地下结构采用跨度为10m钢筋混凝土(C35混凝土,受力筋HRB400)现浇简支楼板。其中柱直径为0. 9m,板厚0.4m,宽度约10m。中板承载力评估主要采用规范《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB 50068-2001)、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)、《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)。
         2.板内力计算
         2.1中板荷载确定方法
         中板荷载主要来源于顶板施工的全部施工荷载及自重荷载。此外忽略施工时间效应(混凝土浇筑后将具有一定强度,且短期内强度将快速增加)及混凝土的内聚力和摩擦力对结构安全性的有利影响。
         2.2有限元模型
         根据模型设计方案,建立中板的计算分析模型,计算简图简如图1所示。其中,中板采用可受拉及受压的板单元模型。全桥共642个单元。在顶板过程中,中板采用非固结、非塑性铰的简支(弹性)梁连接方式,设计计算偏向于危险区。
 
         图1中板计算简图
         2.3计算结果
         根据2.2节中建立的有限元模型,按照2.1节中的计算方法,计算的施工期间中板弯矩如下所示:中板两端承受弯矩较大,左侧最大弯矩可达453 kN·m(上部受拉),右侧所受弯矩为370 kN·m(上部受拉);中间支承处所产生内力约为1495 kN·m(上部受拉);左侧板跨中弯矩约为110 kN·m(下部受拉),右侧板跨中弯矩约为117 kN·m(下部受拉)。
         板的正截面受弯承载力计算:

         表1 板正截面配筋验算

         计算结果表明,在截面A(板左端)、1(第一跨板中部)、2(第二跨板中部)、C(板右端)的计算配筋均小于实际配筋(设计配筋),且符合塑性内力重分布的原则,满足设计要求。截面B(中间支座)处计算配筋远高于实际配筋,不满足设计要求。
         由于板的跨高比远小于梁,对于一般工业与民用建筑楼盖,仅混凝土就足以承担剪力,可不必进行斜截面受剪承载力计算。
         3.结论及建议
         由计算结果可知,板两端承受弯矩较大,左侧最大弯矩可达450 kN·m(上部受拉),右侧所受弯矩为350 kN·m(上部受拉);中间支承处所产生内力约为1100 kN·m(上部受拉);左侧板跨中弯矩约为100 kN·m(下部受拉),右侧板跨中弯矩约为90 kN·m(下部受拉)。根据配筋验算可知,A、B支座及1、2号界面均能满足设计要求,且1、2号界面配筋有富余。
         连续板中间支座处产生内力较大,不能满足设计要求。因此顶板建议施工期间对中间B支座进行局部加强。可通过增加负筋配筋率、扩大承台、下设支撑等方式实现。B支座加强区域如下图3阴影区所示(内力大于250kN·m区域考虑加强)。
 
         图3 B支座加强区域。
参考文献
[1]混凝土结构 中册 混凝土结构与砌体结构设计(第六版) 李爱群等。ISBN978-7-112-18883-3.

作者简介:郑建(1998.04-),男,山东泰安人,本科,西南科技大学,土木工程。
 
 
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