工业厂房装配式那些事(一)

 

想想应该接近半年没更新了,内心确实是比较挣扎的!最终还是将写写画画的初衷给无情的打压了下去,做着手头上自认为最重要的事情。一是再一次复习岩土考试,相信也会是最后一次了,这些年真的是被自己打败了,也终究不会感动的了自己,留点时间去干点其他更有意义的事情不好吗?二是响应公司5.0产业建设的号召,从6月底就开始扎根工业厂房的建设,从方案到施工图到深化设计再到施工驻场,结构专业确实也是一路陪跑从未缺席,不能笑到最后,但至少不是躺平走到了最后。

说起工业厂房的建设,在这半年的深度学习的过程中,不能只有教训,经验沉淀还得跟上,踩过的坑确实仍历历在目,比如地坪桩的应用、柱钢筋的连接、空心板的安装、梁柱节点钢筋避让、节点的浇筑等。一帆风顺的做事不算是成长,那都是在吃存货,原地踏步,温水煮蛙;不断的被质疑被批评披荆斩棘,痛定思痛,复盘成长。

自6.22老白入局项目开启装配式方案之后,老白便成了我那一个多月来最亲密的伙伴,基本每天早上6点多到晚上11点都会与之亲密连线,一起研究方案,推敲细节,搞定图审,对接其他专业及深化厂家。加上二次优化的那些日子,这个项目应该算是做的最激进最费力的项目之一,当然投入的越多,确实让自己收获满满,了解了整个装配式设计与施工的全过程套路。当然,该入的坑踩的雷也是一个不落,这一路,走的确实艰辛,痛并成长着!

为何装配

  1. 标准化 相比民用建筑,工业建筑(厂房、仓库和停车场等)功能简单,基本为混凝土框架结构,柱网规整,平面、立面变化较少,无特殊的造型要求,构件标准化程度较高,模具成本较低。再加上大规模建设的通用厂房把标准化推到了高位,大开间、统一平面、标准化、框架结构这不正是装配式的绝佳套路吗?

  2. 高支模 工业厂房一般层高较高、跨度较大、活荷载较大,采用装配式建筑,可有效避免高支模,减少现场作业,便于交叉施工,从而提高施工效率,缩短施工工期。

  3. 预应力 先张法预应力预制构件尤其适用于重载、大跨的情况,可有效减少混凝土和钢筋用量,达到良好的经济效果。

  4. 吊运 工业厂房多为多层建筑,便于现场吊装,现场基本单栋厂房对应一台重型塔吊+活动履带吊能解决吊运问题。

  5. 劳动力 为了应对下半年劳动力紧缺情况,因为本市年底会有几百万方的工业厂房竣工验收,所以施工单位提前对劳动力进行了预测,真正达到了错峰绿色出行。

 

哪里装配

装配式混凝土建筑设计应按照通用化、模数化、标准化的要求,以少规格、多组合的原则,实现建筑及部品部件的系列化和多样化。

  1. 标准化极高的区域,标准跨意味着可复制性,对于预制构件而言就是共模的问题,尽可能减小模具成本,同时也可以通用。

  2. 需要高支模区域,高支模带来两个问题,一是搭设脚手架需要时间,二是拆除架体也需要一定时间,所以对于高支模区域建议装配。

  3. 具体构件而言,框架柱现浇,柱顶设牛腿,作为框架梁的临时支撑;框架梁采用叠合梁,梁底不设置临时支架,梁底设置挑耳,以承接预制楼板。同时尽量不设或少设次梁,减少构件的连接难度;楼板采用预应力双L板或预应力空心板,均为全免撑板,板搁置在梁的挑耳上;高层框架结构中楼梯一般需要设置滑动,因此楼梯也按预制考虑。

关于荷载

荷载取值

关于荷载取值,多个城市关于工业上楼技术指引先后出台了相关的参考取值。其实对于荷载预留大小,最重要的还是要对后续招商运营定位清楚,投拓部门也是做了相关调研工作,在满足一定概率的基础上对荷载取值提出了需求。

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荷载组合系数

结构通用规范

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省标-荷载规范

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《广东省荷载规范》附录D中提到了对于一般金工车间、仪器仪表生产车间、半导体器件车间、棉纺织车间、轮胎厂准备车间和粮食加工车间的楼面等效均布活荷载及其组合值系数、频遇值系数、准永久值系数取值规定,基本也与国标一致!

因为本项目为通用性厂房,不确定后续厂房的实际落地功能,故没法与规范所述内容对标,所以审图建议还是按1.0去取值,除非能限定使用功能。

荷载分项系数

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起初设计填指标时候还是按照1.5取值,后经沟通纠正为1.4。

活载折减

结构通用规范

工程通规没有给出工业厂房类结构设计楼面梁、墙、柱及基础时的活载折减系数,仅给出民用常见活载的折减yuan’z这一点对结构设计影响会比较大!!!

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国标-荷载规范

对于墙、柱和基础,考虑到在不同楼层存在空间分布的随机性,在采用其活荷载标准值时可根据楼层数进行折减。

工业建筑楼面均布活荷载,应分三次输入电算程序进行计算,然后对三次电算结果进行选择,选取符合设计规范的结果用于工程设计,以避免楼面活荷载选用过大而带来的浪费。一般的民用建筑,楼面均布活荷载,在规范中只列出一个值,例如办公楼,只列出活荷载标准值2.0kN/m2。至于活荷载在传递过程中的折减,在规范中己有明确的折减系数,这些折减系数也反映在电算过程中。因此,电算时只要将活荷载2.0kN/m2输入程序中,电算的结果就是所需要的正确结果,所以民用建筑的结构,只要一次电算就能完成(至于优化设计多算几次则另当别论)。

工业建筑的楼面均布活荷载,它的特点是没有民用建筑楼面活荷载的折减系数,活荷载在传递过程中的折减,是以楼面均布活荷载在板、次梁、主梁的不同标准值中直接表达出来的。例如《建筑结构荷载规范》GB50009附录中,以序号1的一类金工车间为例(板跨1.2m、次梁间距1.2m),楼面均布活荷载有三个标准值,即板22kN/m2,次梁14.0kN/m2,主梁9.0kN/m2。这就是说,计算板、次梁、主梁时所用的楼面活荷载是不一样的,不能只用一个板的楼面活荷载22.0kN/m2一算到底,这将导致很大的浪费。但一般的民用建筑的结构电算程序一次只能输入一个活荷载,因此,正确的做法应该是分三次输入楼面活荷载值。在本例中,第一次输入22.0kN/m2,只取结构电算结果中板的有关数据,作为楼板的设计依据,此次电算的次梁和主梁的结果,由于偏大,一律不要。

这个做法,此前在横琴口岸项目上有处理过,也是分别输入几个模型荷载,分别考虑构件设计

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省标-荷载规范

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12G112-1

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找了一堆规范,希望能说服审图,对于我们项目活载折减这块给个开口,但最终还是失败了。通过梳理一系列的规范资料也可看出,对于工业荷载,尤其是可以明确功能的常见荷载,规范已经根据通常的荷载布置及荷载作用面积已给出对于板、次梁、主梁三种构件对应的等效荷载取值,但是在规范外的怎么取值是个问题;另外可以看出越是确定性高的荷载,组合值系数是越大的,对于组合值系数审图还是坚持建议按1.0取用。

重力荷载组合系数

另外,需要注意的是,《建筑与市政工程抗震通用规范》4.1.3条给出的重力荷载代表值组合系数,并未涉及产业研发办公类的组合值系数。如果参考民用建筑取为0.5,也有人认为不合理。

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最后和审图沟通按照最不利组合系数0.8考虑。

装配式计算假定

等同现浇!!!

梁刚度放大系数

《装配式混凝土结构技术规程》2014

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《广东省高规》2013版

5.2.2指出,在结构内力与位移计算中,现浇楼盖楼面和装配整体式楼盖楼面梁的抗弯刚度应考虑翼缘的作用予以增大。一般情况下,边梁增大系数可取1.3~1.5,中梁可取1.5~2,视带翼缘与不带翼缘的抗弯刚度比而定。

《广东省高规》2021版

5.2.2指出,在结构内力与位移计算中,现浇楼盖楼面和装配整体式楼盖楼面梁的抗弯刚度应考虑翼缘的作用予以增大。一般情况下,抗风设计时边梁刚度增大系数可取1.3~1.5,中梁可取1.5~2,抗震设计时边梁刚度增大系数可取1.0~1.2,中梁可取1.2~1.5,视带翼缘与不带翼缘的具体情况而定。(广东省新高规考虑抗震性能化设计,采用的是中震的指标,所以对刚度放大系数有所折减)

《抗规》

5.2.2条文说明:通常现浇楼面的边框架梁可取1.5,中框架梁可取2.0;有现浇面层的装配式楼面梁的刚度增大系数可适当减小。预制板之间采用整体式接缝,则考虑预制楼板整体对梁刚度贡献,若预制板之间接缝不连接,仅考虑现浇部分对楼面梁刚度的贡献。

现浇楼面和装配整体式楼面的楼面板作为梁的有效翼缘形成T形截面,提高了楼面梁的刚度,结构计算时应予考虑。当近似以梁刚度增大系数考虑时,应根据梁翼缘尺寸和梁截面尺寸的比例予以确定。通常现浇楼面的边框架梁可取1.5,中框架梁可取2.0;有现浇面层的装配式楼面梁的刚度增大系数可适当减少

本项目装配式双T板采用不出筋方式,也即不考虑预制板部分的刚度贡献,再考虑上节点现场不太好保证质量,故当时与审图沟通后的结果是边框架梁可取1.2,中框架梁可取1.4。

关于梁刚度放大系数对结构或是构件的影响如下:

1,随着梁刚度系数的增大,梁的跨中弯矩不断增大,支座负弯矩逐渐减小。

2,梁的刚度越小,梁刚度放大系数对其内力的影响应越大。

3,梁的刚度放大系数对梁的支座负弯矩影响大于对跨中弯矩的影响。

梁的刚度越大,吸收的地震力就大,配筋也跟着加大。

调幅系数

《高规》5.2.3及其条文说明

5.2.3 在竖向荷载作用下,可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅,并应符合下列规定:

1 装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.7~0.8;现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.8~0.9;

2 框架梁端负弯矩调幅后,梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大;

3 应先对竖向荷载作用下框架梁的弯矩进行调幅,再与水平作用产生的框架梁弯矩进行组合;

4 截面设计时,框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。

《广东省高规》5.2.3指出,在竖向荷载作用下,可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩系数进行调幅,并应符合下列规定:

1 梁端负弯矩调幅系数可取为0.7~0.9。

2 框架梁端负弯矩调幅后,梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大。

3 截面设计时,框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。

考虑到预制构件按照阶段,预制梁其实已经吸收了主要的恒荷载,这个阶段预制构件处于简支状态,那么刚度显然是比完全现浇的差一些,因此调幅系数取用0.7。

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