唐海星

【摘要】大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在設(shè)計(jì)中需要考慮滿足建筑使用功能的要求，同時(shí)也要保證結(jié)構(gòu)的安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、方便施工。本文僅以大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概況為基礎(chǔ)，對(duì)幾種樓蓋結(jié)構(gòu)形式以及施工注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】大跨度;混凝土樓蓋結(jié)構(gòu);施工要求

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷進(jìn)步，人們對(duì)建筑功能、造型等設(shè)計(jì)有更高的要求。大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以提供更開(kāi)闊的空間，例如各種展館、大會(huì)堂等對(duì)大跨度的空間設(shè)計(jì)要求高。因此，在滿足大跨度的空間設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，給結(jié)構(gòu)工程師提出新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，需要分析大跨度樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有的施工條件，實(shí)現(xiàn)合理化設(shè)計(jì)。

1、大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的形式

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，跨度大于等于18m的框架結(jié)構(gòu)稱為是大跨度結(jié)構(gòu)[1]，目前在大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)形式多樣，需要結(jié)合建筑平面的不同進(jìn)行優(yōu)選。

1.1鋼筋混凝土井字梁樓蓋

鋼筋混凝土井字梁的樓蓋設(shè)計(jì)體系，是由同一平面內(nèi)相互正交或斜交的梁所組成，梁的層次不分主次，相互協(xié)同工作;為了使整個(gè)樓蓋體系受力均勻，兩個(gè)方向的梁高需等高。一般情況，井字梁的間距大概是2.5-3m左右，適用于建筑平面為正方形或長(zhǎng)寬比小于1.5的大跨度混凝土樓蓋。在大廳的入口和大會(huì)堂等場(chǎng)所，根據(jù)建筑平面圖進(jìn)行井字梁位置的合理布置，亦能達(dá)到美觀性的要求[2]。

1.2鋼筋混凝土空腹網(wǎng)架樓蓋

鋼筋混凝土空腹網(wǎng)架樓蓋的設(shè)計(jì)形式是在傳統(tǒng)樓蓋形式上升級(jí)的一種形式，最開(kāi)始是由貴州大學(xué)的教授于1984年提出的，1985年經(jīng)過(guò)完善后應(yīng)用，屬于三維空間受力設(shè)計(jì)體系，通常以現(xiàn)澆為主，適用于跨度為30m以下的公共建筑。

1.3無(wú)梁鋼筋混凝土樓蓋

無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)不設(shè)梁，是一種雙向受力的板柱結(jié)構(gòu)體系。由于缺少梁，鋼筋混凝土板需要直接支承到框架柱上，板厚要比相同跨度的肋梁樓蓋要大些，它施工方式比較方便，能提供較大的建筑凈空，減少建筑層高。當(dāng)前無(wú)梁鋼筋混凝土樓蓋的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用在商場(chǎng)、車庫(kù)以及多層的廠房等柱跨不是很大的建筑中[3]。如在無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)先對(duì)混凝土施加壓應(yīng)力，則能顯著提高樓蓋結(jié)構(gòu)的整體剛度、抗裂性能，可應(yīng)用于大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)中。

1.4預(yù)應(yīng)力混凝土井字梁樓蓋

預(yù)應(yīng)力混凝土井字梁樓蓋設(shè)計(jì)形式是指在普通混凝土井字梁樓蓋中的梁內(nèi)設(shè)置了預(yù)應(yīng)力筋，最大的作用是能承受更大的荷載，能達(dá)到更大的跨度要求，其跨度范圍一般為12m-36m左右。預(yù)應(yīng)力混凝土井字梁按照施加預(yù)應(yīng)力的先后順序分為先張法和后張法，按照預(yù)應(yīng)力筋與混凝土是否有粘結(jié)分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。

2、大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

在樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要的作用是傳遞豎向的荷載，同時(shí)可傳遞水平荷載以及分配豎向荷載的傳導(dǎo)等。大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)形式的跨度比較大，也由此帶來(lái)一些問(wèn)題。其一是豎向構(gòu)件所分擔(dān)的樓蓋面積比較大，豎向構(gòu)件承受的荷載很大。其二是由于跨度的逐漸增加，大跨度樓蓋結(jié)構(gòu)的撓度問(wèn)題增加，成為影響樓蓋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素和重要因素。當(dāng)前人們對(duì)生活質(zhì)量的要求逐漸提升，樓蓋受到人行走以及其他節(jié)奏運(yùn)動(dòng)的影響，會(huì)產(chǎn)生不同程度的震動(dòng)現(xiàn)象，大跨度的結(jié)構(gòu)跨度比較大，人體感受更加明顯。

3、大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工舉措

針對(duì)大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)樓蓋結(jié)構(gòu)方案對(duì)比分析，合理選取結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)體系和進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，最大限度的滿足建筑物功能需求，提升建筑品質(zhì)。具體分析如下：

3.1大跨度混凝土樓蓋設(shè)計(jì)方案選擇

在當(dāng)前的大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，有鋼筋混凝土井字梁的樓蓋設(shè)計(jì)，鋼筋混凝土的空腹網(wǎng)架樓蓋設(shè)計(jì)、無(wú)梁鋼筋混凝土樓蓋設(shè)計(jì)以及預(yù)應(yīng)力混凝土井字梁樓蓋設(shè)計(jì)。鋼筋混凝土井字梁樓蓋自重較大，超過(guò)一定跨度變形將難以控制，如不起拱已無(wú)法滿足要求，經(jīng)濟(jì)性隨著跨度的增加顯著降低。無(wú)梁鋼筋混凝土的樓蓋設(shè)計(jì)可以提供更高的空間，在荷載比較小的情況下，柱跨小于8m及以下，經(jīng)濟(jì)性較好，具備一定的優(yōu)勢(shì)。但在后期改造樓面增加設(shè)備，樓蓋的荷載增加之后，無(wú)梁鋼筋混凝土的樓蓋設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)不再。預(yù)應(yīng)力混凝土井字梁樓蓋設(shè)計(jì)可以解決存在的大跨度的情況。在具體的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，本著安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、方便施工的原則，合理選擇大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3.2大跨度樓蓋設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化選擇

某工程大跨度樓蓋結(jié)構(gòu)（21x24m），井字梁樓蓋設(shè)計(jì)方案，井字梁截面高度取跨度的1/18，短跨跨度21m，經(jīng)試算，梁截面取350x1200mm，梁距3m，樓板厚度取120mm，井字梁避開(kāi)柱位布置，四周邊梁為滿足抗扭剛度和強(qiáng)度要求截面取450x1500。此方案已超過(guò)井字梁的經(jīng)濟(jì)跨度，跨中梁底變形較大，撓度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，需結(jié)合施工起拱要求，中間需起拱較大。預(yù)應(yīng)力混凝土井字梁樓蓋設(shè)計(jì)方案，與柱相連的兩個(gè)主軸方向井字梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁，梁截面為450x1200mm，預(yù)應(yīng)力混凝土梁之間布置常規(guī)鋼筋混凝土井字梁，梁截面為300x800mm，本方案跨中梁底變形小于規(guī)范限值，僅需按常規(guī)考慮施工起拱即可。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，超過(guò)一定跨度的鋼筋混凝土井字梁樓蓋對(duì)凈空的影響更大，且變形將更難控制，如不起拱已無(wú)法滿足要求，經(jīng)濟(jì)性隨著跨度的增加顯著降低;相比之下，預(yù)應(yīng)力混凝土梁表現(xiàn)出更多優(yōu)越性，不論是空間布局還是變形控制，同時(shí)預(yù)應(yīng)力體系延性更佳，塑性變形能力強(qiáng)，整體抗震性能更好。

3.3施工的注意事項(xiàng)

在當(dāng)前大跨度樓蓋施工的過(guò)程中，各種新技術(shù)取得不同程度的應(yīng)用，但是在施工中受到各種因素的影響，也存在不同程度的問(wèn)題。大跨度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，在施工中需要注意的是保持警惕，以安全質(zhì)量管理作為基礎(chǔ)，提高質(zhì)量安全保證，嚴(yán)格按照施工圖紙施工。施工中為了減少撓度，需按要求施工起拱。除了常規(guī)的施工問(wèn)題之外，在大跨度樓蓋的施工過(guò)程中，必須保證鋼筋的連續(xù)性，鋼筋連接應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械連接接頭，施工前做好鋼筋班組的技術(shù)交底，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)改正，確保施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010 （2016年版）

[2]熊亮明.大跨度混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工[J].珠江水運(yùn)，2020（08）：103-104.

[3]周小溦.大跨度鋼管混凝土拱架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及樓蓋豎向振動(dòng)分析[D].華南理工大學(xué)，2016.