光榮院平改坡屋頂結構設計的對比

鄭 向 榮

(山西聚仁合人力資源有限公司，山西 太原 030013)

1 工程概述

某光榮院新建項目，東西向總長63.00 m，南北向總長108.20 m。建筑基底面積3 666.20 m2，總建筑面積為14 844.00 m2，地上4層，無地下部分。設計床位300張，含公寓、營養餐廳、保健室、活動室、業務辦公、護工宿舍等功能。

建筑功能如下：

公共輔助部分：地上1層設置主要含入院登記、營養餐廳、廚房、理發室和棋牌室等；地上2層為心理咨詢室、圖書室及行政辦公用房；地上4層設置護工宿舍。

老年公寓部分：南段地上1層～4層均為老年公寓(帶套間)；中段地上1層～4層均為老年公寓(標準間)；北段地上3層～4層均為老年公寓(標準間)。各層為一個護理單元，每個護理單元內均配備有公共活動區、護工值班室、助浴室、洗衣間等配套用房。

層高與建筑高度：本工程地上1層層高3.60 m，地上2層～4層層高均為3.50 m，室內外高差0.30 m，總建筑高度14.40 m(建筑高度均由室外地坪至屋頂結構完成面)。

2 結構設計

結構形式為鋼筋混凝土框架結構體系。設計使用年限為50年，抗震設防烈度8度，設計基本地震加速度值為0.20g，設計地震分組為第二組。地震作用按8度計算，抗震措施提高1度即滿足9度的要求。建筑場地類別為：Ⅲ類。樓板均為現澆鋼筋混凝土樓板，基礎均采用鋼筋混凝土條形基礎。

2.1 工程地質概況

本場地為濕陷性場地。濕陷等級為北樓Ⅱ級非自重，中部、南樓Ⅲ級自重。本次勘探深度范圍內未見場地地下水。地基土對混凝土及混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性。

按濕陷地區建筑物分類屬丙類建筑，需消除樁長范圍內全部濕陷量。

2.2 地基處理方案確定

根據地質報告及上部結構形式和場地工程的地質條件，對地基分兩個步驟進行處理：第一步，采用灰土擠密樁消除樁長范圍內的部分濕陷土；第二步，在樁頂與基礎之間換填2.0 m厚的三七灰土墊層,平面尺寸為基礎邊外擴2 m。

2.3 混凝土等級確定

1)基礎墊層：C15；

2)基礎：C35；

3)框架柱：1，2層C45，4層C40，凸出屋面樓電梯間C35；

4)梁、板、樓梯：C30；

5)圈梁、構造柱：C25。

2.4 樓屋面活荷載設計標準值

樓屋面活荷載設計標準值見表1。

2.5 非承重隔墻的設計

1)±0.000以下采用360,240厚非粘土燒結實心磚，砌體強度等級不低于MU10，砂漿采用M10水泥砂漿。

2)±0.000以上。

外墻：采用300厚加氣混凝土砌塊，砌體強度等級不低于A3.5。

內隔墻：采用200厚加氣混凝土砌塊，砌體強度等級不低于A3.5。

表1 樓屋面活荷載設計標準值

當采用加氣混凝土砌塊時容重應不大于7.0 kN/m3。磚、砌體和砂漿的強度等級必須符合設計要求。

衛生間隔墻：120厚非粘土燒結實心磚，砌體強度等級不低于MU10，砂漿采用M5混合砂漿。

樓梯間和人流通道的填充墻，應采用鋼絲網砂漿面層加強。

3 兩種屋頂計算結果的對比

現將平屋面改為坡屋面，在原建筑頂層層高3.500 m的基礎上增加了3.195 m，建筑高度由原來14.400 m改成17.595 m，其余建筑功能不變。為了控制走廊吊頂后的凈高及滿足計算的要求，結構從模型到施工圖全部進行了修改：由原來的全部框架結構改為：三個老年公寓樓為少量剪力墻的框架結構，但連廊仍為框架結構。在計算中，坡屋頂處的計算模型盡量與實際相符進行計算。抗震設防類別不變，仍為重點設防類(乙類)。對于增加了少量剪力墻后的框架結構計算，配筋應采用框架結構與框架—剪力墻結構的包絡設計值。

以下是兩種不同屋面采用的構件截面尺寸與計算結果分析對比。

3.1 梁、柱、墻、板及基礎截面尺寸的對比

梁、柱、板及基礎截面尺寸的對比見表2。

表2 梁、柱、板及基礎截面尺寸的對比

由表2對比得出：坡屋面的柱截面尺寸減小變為兩向相同；梁寬度部分由400 mm減小到350 mm，高度也有相應減小；但為滿足計算上的要求，新增了少量鋼筋混凝土墻；板的厚度尺寸不變；基礎尺寸變為兩向相同，豎向均采用同一種截面，翼緣寬度在水平向增大，豎向不變。

3.2 主要技術指標的對比

主要技術指標的對比見表3，表4。

表3 計算模型主要控制參數

由表3對比得出：除樓層最小剪重比不改變外，坡屋面中的有效質量系數、樓層層間最大位移與層高之比的最大值在兩方向均有所減小，其余兩項只在豎向部分有所增大。

表4 結構自振周期

由表4對比得出：坡屋面的周期變長，剛度變小，地震力影響變小，其余變化不明顯。

4 結論及建議

通過以上兩種結構形式的計算對比，得出結論：由于結構形式的改變，坡屋面比平屋面的柱截面有所減小，但增加了少量鋼筋混凝土墻，周期變長，樓層層間最大位移與層高之比的最大值變小。綜上所述，方案上平屋頂經濟合理，坡屋頂保溫美觀；結構形式上框架結構的平屋頂計算比框架少量剪力墻的坡屋頂計算相對簡單，周期、位移等技術指標更容易滿足計算要求；結構建模中對復雜坡屋頂要盡量模擬出結構的真實情況，進行精確的建模計算。