特色技术

专业从事预应力结构体系的设计、施工一体化解决方案

资讯分类

地下车库结构设计如何节省2000万?(一)

  • 分类:成本研究
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2018-10-10 13:17
  • 访问量:

【概要描述】  一、导言:   预应力混凝土适用于大跨、重载结构。   大跨采用预应力混凝土结构已经被工程界普遍接受,三十年以来随着技术的发展,预应力混凝土的应用已经从简单的构件、静定结构,迅速发展到以对整体结构施加预应力为特点的超静定结构。譬如,在房屋建筑方面,形成预应力框架结构体系、预应力平板结构体系、预应力转换层结构体系、预应力空间结构体系等等。同时,预应力技术也拓展到特种结构、钢结构等等。

地下车库结构设计如何节省2000万?(一)

【概要描述】  一、导言:

  预应力混凝土适用于大跨、重载结构。

  大跨采用预应力混凝土结构已经被工程界普遍接受,三十年以来随着技术的发展,预应力混凝土的应用已经从简单的构件、静定结构,迅速发展到以对整体结构施加预应力为特点的超静定结构。譬如,在房屋建筑方面,形成预应力框架结构体系、预应力平板结构体系、预应力转换层结构体系、预应力空间结构体系等等。同时,预应力技术也拓展到特种结构、钢结构等等。

  • 分类:成本研究
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2018-10-10 13:17
  • 访问量:
详情

  一、导言:

  预应力混凝土适用于大跨、重载结构。

  大跨采用预应力混凝土结构已经被工程界普遍接受,三十年以来随着技术的发展,预应力混凝土的应用已经从简单的构件、静定结构,迅速发展到以对整体结构施加预应力为特点的超静定结构。譬如,在房屋建筑方面,形成预应力框架结构体系、预应力平板结构体系、预应力转换层结构体系、预应力空间结构体系等等。同时,预应力技术也拓展到特种结构、钢结构等等。

  重载采用预应力技术并未取得共识,尤其在荷载比较大的地下车库顶板、底板、物流仓库、地下综合管廊、水池、抗拔桩等,这些结构构件承受的荷载是平常荷载的几十倍,甚至上百倍,目前普遍的设计方法是用混凝土加大截面,增加钢筋满足裂缝要求,或者用型钢混凝土来解决,这样的结构设计是浪费的,极不经济。

  预应力混凝土是解决大跨、重载最有效、最经济的结构方案,没有之一。跨度越大、荷载越大,用预应力混凝土结构就越节省,这应该成为工程界的一个普遍共识。

  遗憾的是,由于种种原因,这十年以来,预应力技术被业主普遍拒绝,只有在没有办法的情况下(跨度大)才会去使用,如果跨度小能不用就尽量不用。这不得不说是陷入了一个认知误区。

  二、工程概况:

  本文拟以我公司的一个实例来说明预应力技术的优势。

  如图1.1所示,该地下车库为四层地下室,原方案已经通过设计审图。

  顶板覆土厚度1.5米,跨度8.4米。

  原设计顶板为加腋大板形式,板厚250mm;

  地下二至四层为空心板楼盖形式,板厚280mm;

  底板为筏板形式,厚度600mm,水浮力设计值230KN/m2,满布抗拔锚杆。

  图1、结构方案布置图

  本方案截取以上蓝色框内的部分作为方案设计的基础。

  三、顶板设计:

  1、原方案梁截面尺寸为400*900mm,顶板厚度250mm,采用加腋大板,目的是降低板的负弯矩区的配筋。这种结构形式在南方有很多应用,作者至今都没有想明白为什么这个方案会被业主采纳。虽然降低了一些负弯矩钢筋,但是模板费用、工期的增加是很显然的。

图2、加腋大板节点图

  2、预应力方案采用我公司开发的“有粘结预应力扁梁大板”方案。梁截面尺寸为800*550mm和800*600mm(局部堆土4.5米),板厚250mm。

  3、设计分析过程:

  (1)建立模型:墙、板和梁均采用壳体单元建模,单元基本尺寸0.6m。

图3、顶板平面模型

图4、顶板三维布置图

  (2)施加荷载:

图5、顶板恒载

图6、顶板活载

  (3)变形图:

  变形图不允许出现任何尖峰,也就是变形必须是连续的,不能有突变。这是检验几何模型是否正确的重点。

图7、D+L变形图

图7.1 D+L三维变形图

  (4)顶板内力:

图8、M11

图9、M22

  (5)划分板带:

  根据生成的应力云图,进行板带划分,由我公司开发的前处理软件自动生成。

图10、X向板带划分

图11、Y向板带划分

  (6)设计内力:

  该包络图由我公司开发的前处理软件自动生成。

图12、弯矩包络图

图13、轴力包络图

  (7)配筋计算:

  根据后处理软件,自动生成预应力筋,计算出配筋包络。

  板钢筋:双层双向拉通C10@200,支座附加筋主要以C16@100、C14@100,梁钢筋:中顶筋主要为4C25,下部通长筋主要为2C20+(2C12),箍筋C8@100/200,支座5C20为主

图14、顶板预应力筋

  (8)成本分析:

  A、计价基础:

  依据深圳市建筑工程消耗量标准,各材料综合费用取值如下:

  钢筋(12~14)含税综合单价6500元/吨,

  钢筋(16~25)含税综合单价6300元/吨,

  钢筋(>25)含税综合单价6200元/吨。

  C30砼含税综合单价620元/m3。

  C40砼顶板梁含税综合单价680元/m3。

  模板含税综合单价75元/m2。

  900mm*900mm*200mm带肋钢网镂综合单价120元/个。

  预应力综合费用15000元/吨。此综合费用包括人、材、机、各项规费、管理费以及税金等等,未包括下浮价格以及预应力设计咨询费。

  B、原加腋大板方案:

  其中钢筋按照面积折算成(kg/m2),混凝土按照面积折算成(m3/m2),模板按照面积这算折算成(m2/m2),造价单位为(元/m2)。

面积 钢筋 混凝土 模板 合计
1630 71.4 0.35 1.2 -
造价 456.4 228.15 90 774.5

  C、预应力方案:

面积 钢筋 混凝土 模板 预应力 合计
1630 38.7 0.32 1.31 5.67 -
造价 248.6 217.6 98.25 85.05 649.5

  D、造价对比:

  根据定额和当前的市场价,预应力方案较加腋大板方案节省125元/m2,地下车库顶板面积为4.06万平米,实际节省507.5万元。

  (9)实际施工图片:

  (10)顶板结论:

  A、加腋大板是按照有限元进行计算,因此较常规的钢筋混凝土梁板结构更经济。而顶板采用有粘结预应力扁梁大板结构,比加腋大板结构具有明显的经济造价优势和施工工期优势。

  B、有粘结预应力扁梁大板结构可以降低层高300mm,此高度对造价的影响并未在此方案中体现。

  C、在考虑地震作用的塔楼附加地下室顶板,应优先考虑有粘结预应力扁梁大板方案,该方案是目前国内最优的结构方案。

  D、合理的设计方案,还要结合高质量的有限元分析,经本公司研究,将顶板、扁梁按照壳体建模,内力结果与ansys实体模型对比几乎没有误差。

  E、依据我公司多个项目的工程设计经验,精确建模、按照应力云图进行准确的板带划分、合理地计算配筋和裂缝控制,是结构有限元分析得失成败的关键技术。

  (未完待续)

扫二维码用手机看

搜索