董大勇

【摘 要】在一些高大跨度的項目施工過程中，施工的混凝土組合梁是施工的重中之重。本文以我國的大型跨度的挑梁工程為例，重點介紹了在大型梁施工過程中應該注意的問題，并結合當前的建筑水平，對剛型混凝土在大梁中的使用提出了探索性的研究課題，為了使我國的建筑行業(yè)擁有更加美好的前景，需要對大型跨度的建筑結構綜合分析，獲得最佳的綜合效益。

【關鍵詞】型鋼混凝土；大跨度懸挑梁；結構設計

和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土材料相比，型鋼作為一種新興的建筑材料有著眾多的優(yōu)勢，不僅可以節(jié)約建材，增加截面的堅硬程度，可以讓耐火性和耐腐蝕性更強，從而保證建筑的穩(wěn)定性和使用壽命。這是因為型鋼中各種配鋼率有所不同，比一般結構的鋼材剛賠率大，甚至可以達到一倍以上。因此，為了保證整體的建筑質(zhì)量，需要做好性能延伸方面的問題，改善鋼筋混凝土的脆性，保證整體的抗震性結構，使其結構更加的持久耐用。

0.工程概況

我國某處的商業(yè)中心，辦公樓集聚。一般的辦公樓的建筑面積較大，通常會設置有地下兩層機構，作為地上樓層的附屬樓層，地下樓層一般是車位或是地下商場等結構類 型，在建筑的水平方面，需要和地上的樓層一樣，而且辦公樓的建筑性能和壽命一般在50年左右，這和住宅比起來，使用壽命較短，但是所需要的建材結構更加復雜，和傳統(tǒng)的普通鋼筋混凝土結構相比，這種建筑大部分采用的是剪刀墻的結構類型，配合局部混凝土的機構形式，抗震等級方面務必做到8級設防，才能夠保證基本的抗震要求。根據(jù)大型的抗震等級規(guī)范設計，我國的大型結構的建筑一般會在其主體結構處設置剪刀墻，來保證建筑物的穩(wěn)定性。

根據(jù)建筑方案大型會議室要求從A軸往外出挑8.1m，根據(jù)《北京市建筑設計技術細則》表5.1.1-3中對懸挑梁高度的要求為h=L/5～L/7， 故此處挑梁高應為1.15～1.60m。本工程由于建筑投資、造型功能等方面的要求，梁高限為0.8～1.0m。如何完成這一大跨度懸臂結構的設計，是對結構工程師的挑戰(zhàn)。

1.低高大跨度懸臂梁的設計

（1）在大跨度建筑中，普遍使用的是低而高的大型跨度的橫梁設計結構，這種設計結構在選型和橫截面的布置方面，都需要承擔較大的剪刀力，因此，在設計的過程中，需要首先對所選取的鋼筋和混凝土進行配置型鋼，同時，采取型鋼腹板的承載能力，可以大幅度的提高整體的承載力，改善了鋼型結構的脆弱類型，使其具有更好的延展性及耗能性。

經(jīng)比選，確定懸臂梁采用型鋼混凝土結構型式的設計方案。以截面抗剪承載力作為控制條件，確定型鋼混凝土懸臂梁KHL106，KHL206 的截面尺寸為600mm×800mm，內(nèi)部為工字型鋼梁。同時根據(jù)《鋼骨混凝土結構設計規(guī)程》的要求，取經(jīng)濟含鋼率4.5%，即型鋼面積約為21600mm2，實配型鋼面積采用20600mm2。型鋼的出挑長度根據(jù)懸臂梁彎矩包絡圖確定，取梁軸線長度的70%。梁體內(nèi)混凝土強度等級為C30，型鋼采用Q235B。

在懸臂梁的實施中，和傳統(tǒng)的懸梁方式有所不同，其計算的結構要比傳統(tǒng)的結構擴大10%，這也就意味著橫截面的面積和側 拉的鋼筋承受能力在下降，受壓側鋼筋的承受能力在縮小。一般來說，鋼筋的配筋率有具體的要求，而在上下梁和鋼筋的擺放位置上，需要和中型梁相互匹配，確保柱主筋和箍筋之間的有效性，同時按照相關的規(guī)范進行設計，確保合理的布置。

（2）低高大跨度懸臂梁的抗剪連接。

將型鋼放置于梁的上部， 可較好地發(fā)揮型鋼材料的抗拉性能， 但型鋼上翼緣混凝土的界面間存在較大的剪應力，極可能產(chǎn)生相對滑移，因而抗剪連接件成為型鋼混凝土組合梁充分發(fā)揮各材料性能的關鍵。本工程為避免型鋼與混凝土接觸面滑移， 在型鋼上下翼緣處間隔150mm設置兩排直徑19mm、長80mm的剪力釘。剪刀釘?shù)脑O計過程需要專業(yè)人員進行，首先對施工現(xiàn)場的環(huán)境進行勘察，確定剪刀釘?shù)幕镜囊?guī)格，然而通過對現(xiàn)場所需的剪刀釘?shù)臋C器設備的測試，保證剪刀釘按照圖紙的要求進行設計，不可出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象，而在剪刀釘?shù)墓芾磉^程管理過程中，施工人員需要對現(xiàn)場環(huán)境做好勘查，確保項目能夠在工期內(nèi)完成，同時確保工程質(zhì)量和施工人員的基本素質(zhì)水平，保證基本的建筑進度，是建筑師需要重點做好的問題。

（3）低高大跨度懸臂梁的承載力計算。

在確定挑梁尺寸后，通過可能出現(xiàn)的不利情況進行分析， 找出最不利的一組內(nèi)力值進行截面驗算。同時發(fā)現(xiàn)對民用建筑結構中的長懸臂構件而言，豎向地震作用不是結構的最終控制內(nèi)力。同時， 取最不利荷載組合工況下的內(nèi)力， 利用ABAQUS軟件對本懸臂梁進行有限元分析。分析的過程要做到科學合理，選用設計水平過硬的專業(yè)人士進行分析，確保數(shù)據(jù)的精確有效性，同時在做好這一分析之后，需要對內(nèi)力組合進行抗震能力的測試，每個建筑物都需要取樣調(diào)查，才能夠保證基本的建筑不受外在環(huán)境的影響和損壞，保證基本的建筑結構堅固性，是每個設計師工作的重點。

其中，型鋼和混凝土采用三維8節(jié)點實體單元模擬，鋼筋采用線性三維桁架單元模擬。采用嵌入技術模擬鋼筋，型鋼與混凝土之間的相互作用，不考慮滑移等因素的影響。通過在懸臂梁上施加均布荷載， 梁端施加集中荷載的方式模擬最不利工況下構件的荷載條件， 可以看出懸臂梁約束端混凝土應力較大，最大值為7.64MPa，低于C30混凝土的抗壓強度設計值14.3MPa；懸臂梁端縱向鋼筋受拉應力最大值為5.10MPa， 遠低于其抗拉強度設計值。從型鋼應力分布圖中可以看出無約束端型鋼所分擔的內(nèi)力已經(jīng)很小， 故從經(jīng)濟上考慮可適當縮短型鋼長度。另從懸臂梁內(nèi)應力的矢量分布可看出型鋼與鋼筋骨架能很好地協(xié)調(diào)工作，共同承擔荷載。從各個角度進行懸臂梁的施工和數(shù)據(jù)的分析，保證項目在可行的范圍內(nèi)有序的發(fā)展，同時保證經(jīng)濟效益，確保施工安全。

（4）低高大跨度懸臂梁的裂縫和撓度驗算按《型鋼混凝土組合結構技術規(guī)程》（JGJ 138-2001）第5.2.2條驗算裂縫寬度，KHL106梁在充分考慮裂縫寬度分布的不均勻性和荷載長期效應組合影響的最大裂縫寬度ωmax為0.29mm，而規(guī)范規(guī)定的允許值[ω]為0.3mm，滿足規(guī)范要求。按《型鋼混凝土組合結構技術規(guī)程》（GB 138-2001）第5.2.3條驗算撓度，KHL106梁的縱向收拉鋼筋的配筋率ρ=1.5%時，在充分考慮荷載短期效應和長期效應組合作用下的最大撓度為49.496mm，而規(guī)范規(guī)定的允許撓度[f]為l0/250=64mm，滿足規(guī)范要求。

2.結語

總而言之，在進行鋼筋混凝土組合結構的施工時，需要對其抗震等級進行測定，同時合理的配比含鋼率，確?；炷林梢赃_到合適的配鋼需要。一般來說，鋼板的厚度不宜過高，需要按照相關的規(guī)定進行設置。最后，在施工的整體過程中，都要考慮到各個方面的協(xié)調(diào)問題，確保各種銜接的有效率，從而保證整體項目的順利進行。

【參考文獻】

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