在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中,我們總是要預(yù)設(shè)一些假定條件。比如,樓板平面內(nèi)具有足夠的剛度和承載力,可作為豎向構(gòu)件的可靠支撐,這就是一條很常用的假定,也是主體結(jié)構(gòu)安全的保證。作為設(shè)計前提的假定條件,必須“說到做到”。如果實際情況并不符合假定條件,則必須具體分析,有效應(yīng)對。

因為多數(shù)時候假定條件是能自然滿足的,并不需要驗算,也不需要特別處理,久而久之我們就很容易忽視對假定條件的考究。下面介紹四個很常見同時也很容易被忽視的問題,望引起注意。

一、樓梯間剪力墻沒有樓板支撐:

下圖一是高層住宅公共區(qū)域很常見的布置形式。走廊聯(lián)通各戶,走廊北側(cè)是樓電梯間,南側(cè)是各種管道井(如風(fēng)井、水暖井、強(qiáng)弱電井)。

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樓梯間外墻的兩側(cè)都沒有樓板支撐,墻體穩(wěn)定性如何保證?

盡管該墻內(nèi)側(cè)有樓梯斜板,但按照傳統(tǒng)做法,樓梯斜板與剪力墻僅僅是簡單貼合,既沒有鋼筋連接,混凝土也不是整體澆筑,起不到支撐作用。對該墻平面外能起到支撐作用的,只有樓梯的兩塊平臺板。但平臺板是與窗頂連梁連接的,通過連梁才能間接約束該剪力墻,可見約束效果是比較薄弱的,從下圖二中可以看得比較直觀。

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現(xiàn)在高度100米左右的高層住宅比比皆是,如果不能提供可靠的平面外支撐,則在地震作用下,該剪力墻的安全性存在隱憂。

建議借助樓梯斜板的平面內(nèi)剛度為樓梯間外墻提供支撐,以保證其穩(wěn)定性。具體做法是,樓梯斜板雙層雙向配筋,并將鋼筋可靠地錨入剪力墻內(nèi);樓梯斜板的厚度和配筋率適當(dāng)提高。

二、樓道側(cè)面管道井集中布置,致使樓道板變成“無根”懸挑板:

主體結(jié)構(gòu)施工時,管道井的樓板一般為后澆;即鋼筋照常綁扎,先不澆混凝土;待管道安裝完畢再補澆混凝土。但對于圖一所示的情況,陰影線所示區(qū)域全部后澆,切斷了樓道板在剪力墻上的支座,使得樓道板變成了懸挑板,而且該懸挑板的另一側(cè)是樓梯間和電梯間,沒有樓板。也就是說,樓道板變成了“無根”的懸挑板,安全性很差,見下圖三;

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另外,由于管道密集,樓板有效截面較小。加上在管道安裝和調(diào)直過程中,往往不得不將預(yù)留的鋼筋切斷;管道安裝完畢后,也很難將被切斷鋼筋進(jìn)行很好的調(diào)直和焊接;補澆混凝土以后,也難以形成一塊完整的樓板,依然是以懸挑板的狀態(tài)在受力。加之管道井的隔墻密集,重量很大,樓道板的安全性不容小視。

針對上述狀況,且考慮到加梁會影響樓道凈高和觀瞻,建議做法如下:

(1)將樓板加厚(180~200mm左右);一來方便預(yù)埋強(qiáng)弱電管線,二來方便設(shè)暗梁。

(2)在管道井周邊設(shè)暗梁,將垂直于樓道方向的暗梁當(dāng)做主梁,沿樓道方向的暗梁當(dāng)做次梁,并延伸至入戶門頂連梁,使之形成連續(xù)梁,參見下圖四。

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三、坡道貼附在地下室外側(cè),形成間接受力的擋土墻:

顧名思義,擋土墻就是承受土壓力的,所以一般來說,擋土墻總有一側(cè)是臨土的。但有的地下室外墻并不臨土,或者只有小部分臨土,但間接承受較大的土壓力。這種擋土墻就需要特別注意。

如下圖“汽車坡道平面圖”,汽車坡道貼附在地下室外墻的外側(cè),貌似地下室外墻(A軸墻)不擋土,但實際上該墻受力狀態(tài)更復(fù)雜、更不利。該工程地下一層為大型商超,層高8米,所以坡道很長。

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坡道橫剖面如“剖面圖1” 和“剖面圖2”。

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如不加注意,很容易只把坡道外墻當(dāng)作擋土墻,把坡道斜板和頂板當(dāng)作擋土墻的支座。實際上,坡道斜板和頂板的內(nèi)側(cè)并沒有與地下室樓板對位,而是支承在地下室外墻上(A軸和35軸墻),從而將土壓力傳給該墻。由于坡道下方是可利用空間,該外墻并沒有落地(見“剖面圖1”),最終實際上是將土壓力傳給了8米高的框架柱上(綠色箭頭所示),這顯然是不成立的。即使如“剖面圖2”所示地下室外墻是落地的,8米高的墻承受坡道板傳力的土壓力,其厚度和配筋也是可觀的。

針對此問題,采用發(fā)揮坡道斜板平面內(nèi)剛度和承載力的辦法,使其成為坡道外側(cè)擋土墻的支座。但坡道斜板長度達(dá)到56米,故需要給坡道斜板增設(shè)支點。    在不影響建筑空間的情況下,為坡道斜板增設(shè)了四個支點,將斜板的“跨高比”控制在6以內(nèi),如下圖“汽車坡道剖面圖”:

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四個支點是:

(1)車道頂板敞開處的上反梁,與地下室內(nèi)的剪力墻對位;

(2)在3~4軸間、標(biāo)高-2.600處設(shè)“汽車坡道支撐板”,與主體結(jié)構(gòu)核心筒剪力墻對位;

(3)在7軸上標(biāo)高-6.8米處設(shè)“汽車坡道支撐梁”,實際是水平軸壓桿,與主體結(jié)構(gòu)核心筒剪力墻對位;

(4)坡道斜板底端與-2層頂板整澆。

由下圖可以看出,坡道外側(cè)擋土墻的四個支座:基礎(chǔ)底板、-2層頂板、坡道斜板、坡道頂板。坡道斜板和頂板將土壓力直接傳給主體結(jié)構(gòu)剪力墻,地下室外墻(A軸和35軸墻)不再承受土壓力。

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四、坡道入口位于主體結(jié)構(gòu)的邊跨:

如下圖,地下車庫的坡道入口位于主樓的邊跨,造成主樓邊列柱(下圖中A軸柱)在±0.000形不成嵌固端,且柱側(cè)面承受土壓力,對主體結(jié)構(gòu)很不利。

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下圖為A軸柱列的縱剖面圖。A軸擋土墻依靠坡道斜板的平面內(nèi)剛度和承載力支撐。陰影區(qū)為懸臂擋土墻。陰影區(qū)內(nèi)13軸和14軸的柱段側(cè)面承受土壓力。

下圖為坡道橫剖面,可以看清楚,A軸柱在±0.000形不成嵌固端,且側(cè)面承受土壓力。

為了避免這種不利狀況,經(jīng)征得建筑師和甲方的支持和同意,在A軸外側(cè)的地下室增加一跨,-2層用于停車,-1層為變電所。如下圖:

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結(jié)構(gòu)布置如下圖;

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變電所頂板可為13軸和14軸的框架柱提供嵌固作用,變電所外墻承受土壓力,A軸墻和框架柱不再承受土壓力。