现浇钢筋混凝土大跨梁结构方案分析

雷立志 潘琰枫

(武汉弘泰建筑工程质量检测有限公司，湖北 武汉 430070)

0 引言

某学校新建礼堂，采用单层现浇钢筋混凝土框架结构，层高9 m，局部在4.5 m高度处有夹层(礼堂工作平台用)。建筑抗震设防分类为乙类，建设场地抗震设防烈度为6度，设计地震加速度值0.05g，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类，场地特征周期为0.55 s。本工程结构安全等级为二级，设计使用年限50年。50年一遇基本风压为0.35 kN/m2。

结构主要设计数据如下：框架柱混凝土等级采用C35，梁板混凝土强度采用C30，各构件纵筋以及箍筋均为HRB400。设计荷载取值如下：屋面附加恒载(保温隔热层等自重)取3.5 kN/m2，屋面活荷载取0.5 kN/m2，屋面层结构布置如图1所示。

N×5～11，P×5～11及R×5～11轴屋面梁跨度达24 m，未使用预应力。施工图完成后，应业主要求对此施工图优化，但框架柱尽量不动。

笔者经过多次计算分析，提出图2结构布置。两种结构布置主要区别如下：1)取消⑦轴、⑧轴以及⑨轴次梁；2)将轴、轴以及轴上24 m跨框架梁截面进行修改，轴截面由500×2 000调整为400×1 100，轴以及轴截面由400×1 600调整为400×1 100；3)根据受力需要加大轴与轴间以及轴与轴间水平向次梁截面；4)增加两道斜向框架梁。

结构计算均采用PKPM，计算参数均一致，笔者拟根据整体计算结果以及构件计算结果进行分析。

1 整体性能分析

结构整体指标主要用于确定整体性能，本案例主要从自振周期、楼层质量以及地震作用位移角进行比较，以便确定整体性能。

1)结构自振周期见表1。

表1 结构自振周期

2)楼层质量见表2。

表2 楼层质量 t

3)地震作用下位移角见表3。

表3 地震作用下位移角

根据以上整体计算结果：1)两种结构方案地震作用下位移角及结构周期差别不大，整体性能差别不大；2)结构体型较小情况下，梁线刚度调整对结构整体性能影响不大。

2 大跨度梁结果分析

1)恒载及活荷载内力标准值见表4，表5。

表4 恒载及活荷载下两种方案梁弯矩标准值 kN·m

表5 恒载及活荷载下两种方案梁剪力标准值 kN

根据结果可知：a.两种方案下活荷载下内力占比均较小；b.原结构梁柱线刚度比偏大，支座弯矩较梁跨中弯矩偏大；新方案下梁柱刚度比减小，梁跨中弯矩与梁支座差别不大，受力较均匀。

2)仅考虑受力时梁纵筋配筋如表6所示。

3)考虑裂缝后梁纵筋配筋如表7所示。

表6 仅考虑受力时梁配筋值

表7 考虑裂缝后梁纵筋配筋值

仅考虑受力与考虑裂缝两种情况对梁进行配筋：梁底裂缝限值取0.3 mm，梁底配筋差别不大；梁面裂缝限值取0.2 mm，梁面配筋差别不大；梁线刚度变小时，考虑裂缝较仅考虑受力差别变大。本工程中，尽管新方案考虑裂缝时支座钢筋增加值较大，但整体配筋较原结构仍旧少约900 mm2，有利于混凝土浇筑，施工质量易得到保障。

4)大跨梁弹性变形值如表8所示。

表8 大跨梁弹性变形值

新方案由于梁线刚度变小，梁挠度值变大，但在未考虑施工起拱的情况下，仍满足规范要求(1/400)。

3 结论及建议

大跨度现浇钢筋混凝土框架结构，由于梁线刚度偏弱，结构方案整体性能差别不大，最终方案确定应从构件截面设计着手，最终方案应是配筋与变形的协调结果。在满足承载能力极限状态以及正常使用极限状态的情况下，应尽量找到一个平衡点，使成本以及施工质量都能兼顾。大跨度梁中恒载内力占比较大，拆模时混凝土性能接近设计指标，建议延长拆模时间。