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一汽停车楼装配式结构深化设计关键技术研究

1概况


1.1 主要参建单位


开发单位中国一汽车集团有限公司

建筑设计中国航天建设集团有限公司第二设计研究院

深化设计北京预制建筑工程研究院有限公司

施工单位中国建筑第八工程局有限公司

监理单位长春市正清和监理有限公司

设计咨询及试验中国建筑科学研究院


1.2 项目概况


本项目名称为一汽技术中心乘用车所建设项目建设地点位于吉林省长春市汽车产业开发区东风大街?#21592;保?#20975;达北街以西丙九街以南大众街以东所围成的区域本项目包括前期策划办公楼项?#23458;?#38431;大楼R&D设计大楼停车楼动能物流中心造型中心以及会议中心等单体建筑其中停车楼地上结构为预制装配式混凝土结构体系总建筑面积78834.6m2东西宽103.975m南北长132.40m地上7层局部地下1层首层层高4.5m二七层层高为3.2m建筑高度23.70m如图1所示


图1


2建筑设计


本项目建筑平面布局为两栋矩形平面布置分南北两栋楼间距26米其平面基本对称两楼由端部过街楼在五七层连为一体过街楼下方为两条汽车通道


建筑外墙面为清水混凝土饰面为主其中南北西侧外墙面首层采用砖红色?#23637;?#21518;挂装饰二至七层窗下为 横向刷砖红色仿陶板外墙漆西侧山墙楼梯间外墙立面采用装饰凹线条清水装?#20301;?#20957;土饰面如图2所示


图2


两栋楼首层西侧和过街楼下方各设置三个汽车出入口平面东侧?#21487;?#22681;位置为主要人员疏散通道电梯间楼梯间均布置在此处另外西侧山墙?#25112;?#22788;有两个楼梯间疏散通道两栋楼地上建筑每层均设停车位停车位垂直墙体靠边布置中间预留不小于6米的行车道首层主要布置大巴车无障碍自行车停车位其余各层布置标准车位整栋停车楼容纳车位数见表1如图3-1所示


整个停车空间按三跨立体布局其中两跨为剪刀梯型斜坡车道供车辆上下楼行驶所用另外一跨为平层楼板行车道如图3-2所示


表1

图3-1

图3-2

3结构设计


3.1 结构布置


停车楼平面为矩形东西宽104m南北长132m?#19979;?#21644;北楼单楼宽度53米建筑物地上为7层1层地下室地下室结构板顶标高-0.050m停车楼主要荷载为小客车停放荷载屋面为不上人屋面?#25296;?#35774;?#35272;?#21035;为丙级


本结构体系竖向构件主要为预制混凝土剪力墙及柱平面X向布置三道和Y方向四道预制剪力墙或预制柱X向预制剪力墙为双肢墙并?#20449;?#24067;各?#34903;?#20043;间不连接独立承担水平力各?#34903;?#20043;间变形的协调依靠楼面柱截面为1mx1m,墙片厚度主要有0.3m0.4mm?#34903;?#27700;平构件主要为2.38m宽预制预应力混凝土双T板预制混凝土倒T梁及0.2m厚预制混凝土连梁预制双T板跨度最大为17.25m双T板肋间距为1.2m双T板上设置80mm厚现浇混凝土叠合层加强楼屋盖的自身刚度和整体性避免结构楼屋盖局部振动增强各预制柱及预制剪力墙在平面内的联系水平构件通过竖向构件上预留的预制混凝土牛腿竖向传力如图4-1图4-2所示


图4-1

图4-2


3.2 水平传力途径


结构水平传力体系包括预制混凝土剪力墙和预制柱水平力由预制双T板及上部现浇叠合层共同受力并传递竖向力给竖向构件在X方向水平力主要通过楼板叠合层直接传递到相邻的X向墙片上X向剪力墙依靠平面内的抗剪及抗弯能力抵抗水平作用在Y方向水平力通过预制双T板及叠合层传递给与其相连的Y向剪力墙Y向剪力墙依靠面内的抗剪及抗弯能力抵抗Y向水平作用


在水平力通过楼板向竖向构件传递的过程中叠?#19979;?#26495;与预制剪力?#34903;?#38388;存在面内的剪力及拉力主要通过叠合层与预制剪力?#34903;?#38388;的混凝?#38142;?#31961;面及连接钢筋以及预制双T板顶的预埋件与预制剪力墙埋件的钢板焊接件传递应力预制双T板面板顶混凝土设计为粗糙面和抗剪钢筋加强叠?#19979;?#26495;的整体?#21592;?#35777;水平力的?#34892;?#20256;递


3.3 竖向传力途径


竖向荷载作用在楼屋盖上主要通过预制预应力混凝土双T板传递力再通过竖向构件上预留的预制混凝土牛?#28982;?#39044;制倒T梁将预制双T板的竖向力传递给预制混凝土剪力墙和预制柱上


总之结构传力过程中主要经过以下两个重要?#26041;ڣ?


1水平传力?#20445;?#39044;制双T板叠楼屋盖应与预制剪力墙或预制梁有可靠的连接竖向受力构件上下连接的水平接缝应具有足够的刚度传递上层的水平力水平接缝应满足抗剪抗弯承载力要求


2竖向传力?#20445;?#39044;制剪力墙预制柱预制梁预留牛腿能够承担预制双T板传来的竖向力预制牛腿应满足局压抗剪抗弯承载力要求


4深化设计


本项?#21487;?#21270;设计主要分为连接节点设计和预制构件设计连接节点设计牵扯到将来现场装配图的设计内容既要满足建筑设计和结构设计的要求还要考虑施工安装过程当中的预留预埋装配?#25215;?#30340;搭接关系以及现场可实施条件预制构件设计是预制工厂层面的图纸要保证工厂工艺方案的可行性及脱模起吊当中的预留预埋及施工过程的验算其中预制双T板的连接节点设计和构件设计是整个项?#21487;?#21270;设计的重点和难点


图5


4.1 连接节点设计


4.1.1 竖向构件连接


本项目竖向构件的连接主要以预制混凝土剪力墙和预制混凝?#26519;?#19978;下层构件的连接为主

预制混凝土剪力墙二层以上为两层一个墙高来分块上下?#34903;?#38388;的水平接缝处纵筋连接主要为钢筋灌浆套筒连接水平缝上下结合面为粗糙面缝隙用灌浆料填实竖向缝大部分为开封设计只有在结构平面纵横交接处和增强结构的整体性要求的地方做预埋件螺栓连接或焊接连接如图6所示


图6


预制混凝?#26519;?#20026;单层柱分块上下柱之间的水平接缝处纵筋连接主要为钢筋灌浆套筒连接水平缝上下结合面为粗糙面并在预制柱底部结合面设置抗剪槽预制柱底四个侧面预留埋件与下柱柱顶预埋件现场焊接连接缝隙用灌浆料填?#25285;?#22914;图7所示


图7


4.1.2 水平构件连接


本项目水平构件连接主要以预制混凝土双T板与预制剪力墙预制倒T梁预制连梁预制双T板之间的连接为主另外还包括预制倒T梁和预制柱之间的连接及预制连梁与预制剪力?#34903;?#38388;的连接


预制混凝土双T板和预制剪力墙在平面内Y方向以2.4米的模数分块预制双T板的肋梁底部设置橡胶垫块简支搁置在预制剪力墙的预留混凝土牛腿上预制双T板肋梁上口预留预埋件与预制剪力墙上预留埋件用 钢板连接件现场焊接连接预制双T板顶部现场浇筑80mm厚混凝土叠合层在剪力墙连接的根部混凝土加厚50mm加强连接刚度同时有利于此处面层受力钢筋的锚固如图8所示结构平面东西两侧各有两跨框架梁柱预制梁为倒T型梁预制双T板的肋梁底部设置橡胶垫块简支搁置在预制倒T梁牛腿上预制双T板肋梁上口预留预埋件与预制倒T梁上预留埋件用钢板连接件现场焊接连接钢板连接件为弓型钢板有助于节点的塑?#21592;?#24418;构件安装完成后顶部现场浇筑80mm厚混凝土叠合层加强结构整体性如图9所示预制倒T梁两端设置橡胶垫块简支搁置在预制柱的预留混凝土牛腿上预制倒T梁两端侧面预留预埋件与预制柱上预留埋件用角钢连接件现场螺栓连接如图10所示


图8

图9

图10


南北栋楼?#23458;?#20391;立面预制剪力墙横向之间均为预制连梁设计预制双T板的肋梁底部设置橡胶垫块简支搁置在预制连梁牛腿上预制双T板肋梁上口预留预埋件与预制连梁上预留埋件用钢板连接件现场焊接连接预制连梁两端设置橡胶垫块简支搁置在预制剪力墙的预留混凝土牛腿上预制连梁两端侧面预留预埋件与预制剪力墙上预留埋件用钢板连接件现场焊接连接如图11所示


图11


预制双T板在两侧悬挑翼缘方向预留20mm的安装缝隙并在50mm厚翼?#24403;?#32536;均匀布置预埋件现场用钢板连接件现场焊接连接等所有双T板安装完成后做80mm厚顶层混凝土叠合面层如图12所示


图12


4.2 预制构件设计


本项目预制构件类型主要有预制双T板剪力墙板柱倒T梁连梁和楼梯等其中预制双T板最长尺寸为17.25米最重的预制构件为20.27吨预制构件混凝土体积总计14856立方米构件统计详见表2


表2


预制构件的设计包括模板图设计配筋图设计预埋件设计及连接构造的设计其中预制双T板的设计是此项目的重点和难点


4.2.1 预制双T板设计


本项目预制双T板作为停车楼盖屋面以及行车道的水平承载构件主要荷载为当地屋面雪荷载和楼面轿车活荷载受力模型为简支梁板结构设计国内预制双T板?#25216;?#20013;作为屋面板设计选用并?#39029;?#24230;为模数化定 型构件面板薄构件截面带横向肋的轻型承载构件不能满足项目的工程需要


依据项目特点必须开发一 种重型双T板系统借鉴国外双T板样式结合项目需求进行设计研究主要内容为

1预制双T板截面定?#20572;?

2预制双T板承载能力极限状态计算和正常使用极限状态的验算

3施工阶段进行验算

预制双T板截面定型为肋?#33322;?#38754;高度0.7m肋底宽0.12m两肋间距1.2m肋梁两侧放斜口渐变面板厚度0.05m与肋?#21512;?#20132;处做倒角设计预制双T板按长线生产工艺设计长?#30830;?#21521;定截面不变按工程需求?#25105;?#25130;取长度预制双T板宽?#30830;?#21521;可以按需求做成单T板构件使用如图13所示


图13


预制双T板承载能力极限状态计算和正常使用极限状态的验算


几种截面特征参数计算



截面1净截面面积An=0.34106mm2

净截面重心轴到受拉边缘的距离yn=474.07mm

净截面惯性矩In=15.4109mm4



截面2换算截面面积 A0=0.32106mm2

换算截面重心轴到受拉边缘的距离y0=453mm

换算截面惯性矩I0=16.4109mm4



截面3叠合面面积An=0.51106mm2

叠合面重心轴到受拉边缘的距离yn=559mm

叠合面惯性矩In=26.4109mm4

预应力损失值计算正截面计算抗裂计算等过程略具体可见论文集原文


最终确定17.25米跨预制双T板在楼屋面的配筋方案见表3


3


4.2.2 预制剪力墙设计


本项目预制剪力墙是主要的竖向传力构件双面预制牛腿开洞套筒连接出筋预留埋件等构造导致外形较为复杂除了满足结构构造要求外?#34892;?#35201;满足构件为清水混凝土饰面的建筑要求结合工厂生产工艺和吊装要求构件设计按两个建筑层高为墙高由于首层层高较高按单层分块


上下墙连接结合面做成粗糙面钢筋连接套筒和预埋出筋在工厂预埋由于墙板按平躺工艺生产所以脱模吊母埋设在板的上表面构件浇筑完成后上表面做平整度较好的?#26500;?#38754;处理由于吊装要求起吊吊点设在板顶端避开套筒钢筋布置在板的两端埋设角钢预埋件现场钢板连接件焊接来满足墙板的临时固定和底部抗剪抗弯承载力要求如图14所示


图14


4.2.3 预制柱设计


本项目预制柱是采用单层分块方案柱顶预留牛腿用于承担预制倒T梁或预制双T板传递的竖向荷载上下柱连接结合面做成粗糙面柱底部做抗剪槽钢筋连接套筒和预埋出筋在工厂预埋在柱的两端四面埋设预埋件现场钢板连接件焊接来满足墙板的临时固定和底部抗剪抗弯承载力要求


预制柱按平躺工艺生产所以脱模吊母埋设在柱的侧表面构件浇筑完成后侧表面做平整度较好的?#26500;?#38754;处理起吊吊点设在柱顶端避开套筒钢筋布置如图15所示


图15


4.2.4 预制梁设计


本项目预制梁有?#34903;中?#24335;即预制倒T梁和预制连梁这?#34903;至?#22343;为水平传力构件主要将预制双T板的竖向荷载传递给竖向构件


预制倒T梁两端侧面预留预埋件与预制柱上预留埋件用角钢连接件现场螺栓连接埋件处做凹陷处理满足由于角钢连接件突起导致的碰?#21442;?#39064;如图16所示


图16


预制连梁两端侧面预留预埋件与预制剪力墙上预留埋件用角钢连接件现场螺栓连接埋件处做凹陷处理 满足由于角钢连接件突起导致的碰 ?#21442;?#39064;如图17所示


图17


结论


一汽停车楼是我国第一座装配 式混凝土结构停车楼具有典型的装配式结构体系特征通过工程实践充分验证了装配式混凝土结构具有预制率高施工速度快安装精度高现场污染少节约资源等优点预制停车楼在国外?#35757;?#21040;广泛应用我国未来停车设施建设中应大力推广


来源工程建设标?#21152;?#23454;践

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