現(xiàn)澆鋼筋混凝土大跨梁結(jié)構(gòu)方案分析

雷立志 潘琰楓

(武漢弘泰建筑工程質(zhì)量檢測有限公司，湖北 武漢 430070)

0 引言

某學(xué)校新建禮堂，采用單層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，層高9 m，局部在4.5 m高度處有夾層(禮堂工作平臺用)。建筑抗震設(shè)防分類為乙類，建設(shè)場地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計地震加速度值0.05g，設(shè)計地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類，場地特征周期為0.55 s。本工程結(jié)構(gòu)安全等級為二級，設(shè)計使用年限50年。50年一遇基本風(fēng)壓為0.35 kN/m2。

結(jié)構(gòu)主要設(shè)計數(shù)據(jù)如下：框架柱混凝土等級采用C35，梁板混凝土強度采用C30，各構(gòu)件縱筋以及箍筋均為HRB400。設(shè)計荷載取值如下：屋面附加恒載(保溫隔熱層等自重)取3.5 kN/m2，屋面活荷載取0.5 kN/m2，屋面層結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

N×5～11，P×5～11及R×5～11軸屋面梁跨度達24 m，未使用預(yù)應(yīng)力。施工圖完成后，應(yīng)業(yè)主要求對此施工圖優(yōu)化，但框架柱盡量不動。

筆者經(jīng)過多次計算分析，提出圖2結(jié)構(gòu)布置。兩種結(jié)構(gòu)布置主要區(qū)別如下：1)取消⑦軸、⑧軸以及⑨軸次梁；2)將軸、軸以及軸上24 m跨框架梁截面進行修改，軸截面由500×2 000調(diào)整為400×1 100，軸以及軸截面由400×1 600調(diào)整為400×1 100；3)根據(jù)受力需要加大軸與軸間以及軸與軸間水平向次梁截面；4)增加兩道斜向框架梁。

結(jié)構(gòu)計算均采用PKPM，計算參數(shù)均一致，筆者擬根據(jù)整體計算結(jié)果以及構(gòu)件計算結(jié)果進行分析。

1 整體性能分析

結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)主要用于確定整體性能，本案例主要從自振周期、樓層質(zhì)量以及地震作用位移角進行比較，以便確定整體性能。

1)結(jié)構(gòu)自振周期見表1。

表1 結(jié)構(gòu)自振周期

2)樓層質(zhì)量見表2。

表2 樓層質(zhì)量 t

3)地震作用下位移角見表3。

表3 地震作用下位移角

根據(jù)以上整體計算結(jié)果：1)兩種結(jié)構(gòu)方案地震作用下位移角及結(jié)構(gòu)周期差別不大，整體性能差別不大；2)結(jié)構(gòu)體型較小情況下，梁線剛度調(diào)整對結(jié)構(gòu)整體性能影響不大。

2 大跨度梁結(jié)果分析

1)恒載及活荷載內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值見表4，表5。

表4 恒載及活荷載下兩種方案梁彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 kN·m

表5 恒載及活荷載下兩種方案梁剪力標(biāo)準(zhǔn)值 kN

根據(jù)結(jié)果可知：a.兩種方案下活荷載下內(nèi)力占比均較小；b.原結(jié)構(gòu)梁柱線剛度比偏大，支座彎矩較梁跨中彎矩偏大；新方案下梁柱剛度比減小，梁跨中彎矩與梁支座差別不大，受力較均勻。

2)僅考慮受力時梁縱筋配筋如表6所示。

3)考慮裂縫后梁縱筋配筋如表7所示。

表6 僅考慮受力時梁配筋值

表7 考慮裂縫后梁縱筋配筋值

僅考慮受力與考慮裂縫兩種情況對梁進行配筋：梁底裂縫限值取0.3 mm，梁底配筋差別不大；梁面裂縫限值取0.2 mm，梁面配筋差別不大；梁線剛度變小時，考慮裂縫較僅考慮受力差別變大。本工程中，盡管新方案考慮裂縫時支座鋼筋增加值較大，但整體配筋較原結(jié)構(gòu)仍舊少約900 mm2，有利于混凝土澆筑，施工質(zhì)量易得到保障。

4)大跨梁彈性變形值如表8所示。

表8 大跨梁彈性變形值

新方案由于梁線剛度變小，梁撓度值變大，但在未考慮施工起拱的情況下，仍滿足規(guī)范要求(1/400)。

3 結(jié)論及建議

大跨度現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，由于梁線剛度偏弱，結(jié)構(gòu)方案整體性能差別不大，最終方案確定應(yīng)從構(gòu)件截面設(shè)計著手，最終方案應(yīng)是配筋與變形的協(xié)調(diào)結(jié)果。在滿足承載能力極限狀態(tài)以及正常使用極限狀態(tài)的情況下，應(yīng)盡量找到一個平衡點，使成本以及施工質(zhì)量都能兼顧。大跨度梁中恒載內(nèi)力占比較大，拆模時混凝土性能接近設(shè)計指標(biāo)，建議延長拆模時間。