專利技術(shù)|一種咬合式地下室樓蓋變形縫
2017-08-30
“萬物皆有裂痕，那是光進(jìn)來的地方?！?/p>
裂縫在建筑中也不例外，而那卻很可能是漏水的地方。
工程裂縫是建筑結(jié)構(gòu)中具有相當(dāng)普遍性的技術(shù)難題，根據(jù)大量的工程實踐與現(xiàn)代工程材料的細(xì)觀研究，建筑結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，而且可能會引起滲漏、保護(hù)層剝落，鋼筋腐蝕，混凝土碳化等一系列問題。
但是，超長結(jié)構(gòu)采取有效措施后可以避免發(fā)生裂縫。
我國著名工程結(jié)構(gòu)裂縫控制專家王鐵夢就工業(yè)與民用建筑溫度伸縮縫與裂縫控制問題提出了“抗”與“放”的設(shè)計原則，接下來介紹的變形縫設(shè)置就遵循了“放”的設(shè)計原則。
什么是“放”？
“放”，就是將整體的混凝土結(jié)構(gòu)分割成較小的單元，以此來減少建筑物因為溫度和濕度等因素的變化引起的脹縮變形，避免引起建筑物開裂。為克服過大的溫度差而設(shè)置的縫隙稱為“伸縮縫”，為“變形縫”的一種。
因此，超長結(jié)構(gòu)的地下室為避免因鋼筋混凝土樓蓋收縮而產(chǎn)生樓板裂縫，常采用設(shè)變形縫作為其中一個解決方法。
常規(guī)地下室變形縫
但是，常規(guī)地下室變形縫的設(shè)置在有效減少建筑物裂縫產(chǎn)生的同時，也帶來了新的問題。
如上圖所示，在設(shè)置變形縫之前，地下室左側(cè)的水土壓力與右側(cè)的水土壓力相互平衡。而在設(shè)置變形縫后，地下建筑物相互之間變得相對獨立，外側(cè)的水土壓力完完全全由左右兩側(cè)的地下室建筑結(jié)構(gòu)獨自承擔(dān)。當(dāng)?shù)叵率以絹碓缴畹臅r候，這種壓力就顯得愈發(fā)難以承受。
而在設(shè)置變形縫后，計算嵌固端也會相應(yīng)地由水平面下移至地下室底板，在測量樓層高度時上部塔樓會“長高”，萬一發(fā)生地震，地下室部分失去左右支撐的中間塔樓震感也會更加明顯。
咬合式地下室樓蓋變形縫
鑒于常規(guī)變形縫設(shè)計的不利影響，同時考慮到地下室樓蓋開裂主要是由于拉應(yīng)力引起的，而溫度變化引起的樓蓋壓應(yīng)力、剪應(yīng)力一般不致引起樓蓋開裂，在不改變地下室樓蓋作為上部塔樓嵌固端及地下室外壁水平支撐的力學(xué)性能要求的情況下，瀚華總經(jīng)理（前結(jié)構(gòu)總工）鄭建東與結(jié)構(gòu)所有關(guān)同事對常規(guī)的變形縫進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，設(shè)計了一種咬合式地下室樓蓋變形縫，并成功申請了實用新型專利。
設(shè)計思路：釋放拉應(yīng)力，傳遞壓應(yīng)力、剪應(yīng)力。
該變形縫的特征：
1．變形縫中間包含兩個由壓型鋼板切割而成的凹凸折合板，凹凸折合板的厚度為1mm。
2 .兩個凹凸折合板之間相互緊貼，但可以活動。并且凹凸折合板另一側(cè)分別連接在兩側(cè)的樓體內(nèi)。
3．相鄰兩個凹凸處的方向相反。
4．凹凸折合板凹凸處的截面為等腰梯形，且等腰梯形的斜邊與所在水平面夾角成117° 。
對該變形縫的性能檢測
為此，就地上20 層，地下3 層，地下室平面尺寸為50m × 180m的建筑原型設(shè)置了三個簡化模型對該變形縫進(jìn)行了對比檢測。
模型A地下室部分不設(shè)縫，模型B則設(shè)置常規(guī)變形縫，模型C在不改變模型B設(shè)縫位置的基礎(chǔ)上，采用咬合式地下室樓蓋變形縫。
溫度效應(yīng)下地下室頂板長向拉應(yīng)力對比圖
咬合式變形縫模型C與分離模型B的樓板應(yīng)力較接近，僅為連續(xù)模型A的1/8,因此咬合式變形縫與常規(guī)分縫一樣可以有效卸除樓板因降溫、收縮引起的樓蓋水平拉應(yīng)力。
樓層剪力、樓層位移、層間位移角響應(yīng)曲線對比圖
咬合式變形縫模型C與連續(xù)板模型A的地震響應(yīng)基本一致。咬合式變形縫的地下室頂板仍可以作為上部塔樓的嵌固端。
如何釋放拉應(yīng)力？
凹凸折板咬合式變形縫采用雙層緊貼的壓型鋼板分隔開兩側(cè)的鋼筋混凝土樓蓋，從而切斷拉應(yīng)力的傳遞;
如何傳遞壓應(yīng)力？
由于雙層壓型鋼板采用緊貼設(shè)計，樓蓋的水平壓應(yīng)力可以通過貼合面?zhèn)鬟f;
如何傳遞剪應(yīng)力？
壓型鋼板形成的凹凸企口可以傳遞變形縫間的剪力。
目前，該變形縫已經(jīng)被應(yīng)用于超長結(jié)構(gòu)的地下室實踐當(dāng)中。
該專利在實際中的應(yīng)用
實例一
清遠(yuǎn)某項目示意圖
該項目兩層地下室，地下室尺寸為69m ×174m，地下室一面臨近山體，有8 ～ 10m 側(cè)向土壓，另一面則臨空，成為外露地下室。
在結(jié)合項目實際情況下選用的凹凸折板咬合式變形縫設(shè)計經(jīng)驗算滿足所用混凝土的受壓、受剪強度要求。
實例二
湛江某項目示意圖
該項目地下室尺寸為234m × 136m，地下3 層，目前項目已封頂完工，地下室樓板未發(fā)現(xiàn)肉眼可見裂縫，效果良好。
需要注意的是，凹咬合式變形縫設(shè)計，需對其在各種工況下的節(jié)點應(yīng)力、變形進(jìn)行分析，并采取針對性設(shè)計及施工措施，這樣才能達(dá)到預(yù)期效果。
