基于混凝土大懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在某工程中的應(yīng)用

基于混凝土大懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在某工程中的應(yīng)用摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了該工程中所應(yīng)用的三種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、方便施工的混凝土大懸挑結(jié)構(gòu)型式及相對(duì)施工措施，并分析了混凝土結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)及施工的方法；可供同行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考！關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大懸挑 混凝土梁 計(jì)算 1 前言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)各種建筑物的功能要求和城市建筑美觀的要求也越來越高，各種平面和立面不規(guī)則的高層建筑也越來越多地豐富著城市建設(shè)的內(nèi)容。但人們?cè)诰唧w的空間結(jié)構(gòu)體系整體研究上還有一定的局限性，在設(shè)計(jì)過程中采用了許多假定與簡(jiǎn)化。作為結(jié)構(gòu)工程師不應(yīng)盲目的照搬照抄規(guī)范，應(yīng)該把它作為一種指南、參考，并在實(shí)際設(shè)計(jì)項(xiàng)目中作出正確的選擇，根據(jù)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法才更科學(xué)、更合理。所以這就要求結(jié)構(gòu)工程師對(duì)整體結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學(xué)關(guān)系有透徹的認(rèn)識(shí)，和建筑師在設(shè)計(jì)中創(chuàng)造性地相互配合，設(shè)計(jì)出令人滿意的建筑奠定基礎(chǔ)。以便把概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際施工的工作中去。下面我們就以不規(guī)則的某圖書信息中心為實(shí)例，來談?wù)劵炷链髴姨艚Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在實(shí)際工程中的運(yùn)用。2 工程概況安徽省某市市圖書館信息中心，總建筑面積38370m2，主體為五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，0.00以上建筑總高度為22.50m，最大懸挑位置達(dá)7.5M；該館使用功能較為多樣化，館內(nèi)各層為書庫、閱覽室、辦公用房及多功能會(huì)議廳等，為了滿足多樣化要求，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了各功能間的協(xié)調(diào)關(guān)系的處理，布置了各式的房間。外觀上，幾個(gè)不規(guī)則的立方體高高矗立入云，通透且氣派，具有強(qiáng)烈的形體變化和虛實(shí)對(duì)比，使建筑獲得了新穎的形象；而室內(nèi)的也并非是滿目凌亂的厚重鋼架，布局合理，具有很強(qiáng)的實(shí)用效果。3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于工程中的許多問題一般都產(chǎn)生于方案和初步設(shè)計(jì)階段，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初期階段一定要注意數(shù)據(jù)的細(xì)微變化、模擬時(shí)實(shí)際的差值及可能引起的各方面不利因素，不能光靠經(jīng)驗(yàn)處理，一旦確定方案，如到了后期出現(xiàn)問題，則會(huì)演變成大麻煩。此方案設(shè)計(jì)引起了業(yè)主、監(jiān)理單位和施工單位的高度重視，綜合了多方面因素，最終確定方案考慮：該圖書信息中心的主要使用功能為：儲(chǔ)存書庫、閱覽室、機(jī)房及辦公用房，所以在結(jié)構(gòu)布置方面，首先應(yīng)該考慮到建筑平面使用要求和經(jīng)濟(jì)性布置柱網(wǎng)。通過分析計(jì)算，整棟樓房的柱網(wǎng)定為采用7.5m7.5m，柱截面尺寸配合各房間不同實(shí)際情況有700m700 m、600 m600 m、300 m1000 m、600與700等幾種配置方案。而且為了室內(nèi)建筑效果，主次梁合理分布、錯(cuò)落有致，為后期裝飾裝修留下空間；同時(shí)兼顧到其建筑立面效果，為滿足其強(qiáng)烈的形體變化和虛實(shí)對(duì)比的需要，四周均設(shè)有4.5m、6.0m和7.5m的大懸挑，而且大懸挑也配合建筑立面上柱、剪力墻比例，以達(dá)到建筑師要求的立面效果。4 施工設(shè)計(jì)方案及相對(duì)實(shí)例在設(shè)計(jì)過程中選用何種方法直接影響后期施工難度，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該綜合考慮多方面的因素，包括造價(jià)、施工等各方面，對(duì)于該工程普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓蓋來說，有三種方法可以實(shí)現(xiàn)該工程的大懸挑要求，這三種方法也在該工程中得到了有機(jī)的結(jié)合及使用。方法一：采用普通鋼筋混凝土懸挑梁，截面高度直接按強(qiáng)度和剛度需要計(jì)算所得。但此方法常受到建筑立面制約，懸挑梁高度有一定限制，對(duì)于懸挑跨度和荷載均不太大時(shí)可以采納，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，施工也方便。在整個(gè)工程中的懸挑為4.5m處，本人采用了第一種方法，經(jīng)對(duì)此位置反復(fù)核算，主懸挑梁采用截面為300mm800mm，支座處面筋最大為1025，底筋配為425，在7.5米柱跨中則每2.5m布置一根次懸挑梁，共設(shè)4根，截面采用200mm800mm，支座處面筋最大為425，底筋配為316；方法二：采用型鋼混凝土梁（也稱鋼骨混凝土梁），即在普通鋼筋混凝土梁截面內(nèi)加入型鋼，其抗彎承載力比相同截面鋼筋混凝土構(gòu)件要高出1倍以上1，而且依靠所配置鋼骨的腹板承受剪力，其抗剪承載力也大幅提高，因此可有效減小構(gòu)件的截面尺寸。對(duì)于較大懸挑距離的懸挑梁可采用此法，此法優(yōu)點(diǎn)是梁承載力高、剛度大、變形小。在工程懸挑為6.0m處，本人就采用了方法二，經(jīng)計(jì)算主懸挑梁采用截面為400mm800mm，梁則內(nèi)置I56a切邊型鋼，支座處面筋最大為1025，底筋配為425，同樣每2.5m布置一根次懸挑梁，截面為250800，支座處面筋最大為625，底筋為320；在有些懸挑為7.5m處，本人也采用了方法二，此時(shí)主懸挑梁截面為300mm1100mm，梁內(nèi)置168002015020150焊接工字型型鋼5，同樣每2.5m布置一根次懸挑梁，截面為2001100，支座處面筋最大為625，底筋為320；方法三：利用建筑平面，懸挑部分有磚墻分隔處布置成鋼筋混凝土墻或拉、壓斜桿，把上、下層懸挑梁連成一體，形成懸挑的鋼筋混凝土桁架，實(shí)現(xiàn)大懸挑的可能。這種方法充分利用建筑使用功能，造價(jià)增加甚微，但可理想地實(shí)現(xiàn)建筑立面效果，可謂性價(jià)比高的結(jié)構(gòu)型式。在本工程建筑物四個(gè)轉(zhuǎn)角處，兩側(cè)均有大懸挑，本人應(yīng)用方法三，最終通過優(yōu)化，其中拉、壓桿縱筋配筋率最大僅為2.4%，鋼筋混凝土墻單向鋼筋配筋率僅為0.380.68%。從而有效的控制了構(gòu)件的配筋率均在經(jīng)濟(jì)配筋率范圍之內(nèi)，對(duì)造價(jià)不會(huì)造成太多的增加。在以上三種方法中，有條件的懸挑梁端部均設(shè)有不落地的端柱拉結(jié)，以提高懸挑部分的整體性，在強(qiáng)度和剛度方面留有充裕的余地。對(duì)于方法二，應(yīng)用文獻(xiàn)2計(jì)算方法，采納本工程中幾根有代表性的懸挑構(gòu)件，計(jì)算其裂縫和撓度如表一，可見通過使用方法二懸挑剛度有大幅的提高，并且可將梁截面控制在建筑師能接受的范圍之內(nèi)。5 施工中應(yīng)注意的問題結(jié)合具體工程實(shí)施安全措施，才能保證工程的財(cái)產(chǎn)和人員生命的安全。由于建筑工程的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，各施工工程所處地理位置、環(huán)境條件不盡相同，安全管理的措施也有所差異，所以為了加強(qiáng)建筑施工安全管理，使整個(gè)工程能通過安全檢查標(biāo)準(zhǔn)，順利完工。只有按照要求在結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)該注意以下幾個(gè)主要的問題 ：（1）施工前應(yīng)做好相關(guān)的技術(shù)準(zhǔn)備，包括人員組織和材料準(zhǔn)備等等。讓施工單位認(rèn)識(shí)到問題的重要性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員做好技術(shù)交底。（2）大懸挑結(jié)構(gòu)屬于超常規(guī)砼結(jié)構(gòu)，其支撐系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)至關(guān)重要，本工程模板支架采用扣件式鋼管腳手架，立桿支撐在一層地面和二、三層樓面上。材料采用483.5鋼管、可鍛鑄鐵扣件、九合板模板、木枋斜楞，一架兩用，即支撐結(jié)構(gòu)和裝修施工使用，但主要用于結(jié)構(gòu)支撐。（3）在砼澆筑施工時(shí)，安排專人負(fù)責(zé)觀察支撐有無異常響聲、變形，發(fā)現(xiàn)異常情況立即通知現(xiàn)場(chǎng)施工人員撤離。（4）施工時(shí)要從建筑內(nèi)側(cè)向外側(cè)平行澆筑，泵管盡量不要放到懸挑部位，施工人員不可在懸挑部位聚集太多。在砼澆筑施工前要向施工人員就這些注意事項(xiàng)詳細(xì)交底(5)幾層懸挑梁設(shè)置有端柱連系時(shí)，由于各層支撐柱軸向變形引起端柱傳遞一定的壓力，致使底層懸挑梁承受的懸挑力稍大，應(yīng)加大該懸挑梁配筋，以控制正常使用時(shí)構(gòu)件的裂縫。(6) 型鋼混凝土梁截面設(shè)計(jì)時(shí)需滿足相關(guān)規(guī)范的邊距要求，同時(shí)需兼顧到穿過混凝土支撐柱的問題，可采用較粗直徑的柱縱筋，以方便型鋼的穿過，型鋼的寬度也適當(dāng)控制，以滿足柱筋配置間距的抗震要求。(7) 對(duì)于方法三，由于上、下層連成桁架，對(duì)層間剛度有所影響，在抗震計(jì)算時(shí)需注意層間剛度的變化。6 結(jié)束語該工程目前已經(jīng)結(jié)構(gòu)封頂，在整個(gè)工程的設(shè)計(jì)施工過程中，說明大懸挑需要在設(shè)計(jì)階段充分考慮各方面情況，必須針對(duì)具體的工程的實(shí)際情況，在過程中嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，加強(qiáng)施工強(qiáng)度和剛度規(guī)范的要求，施工過程就能順利進(jìn)行，更不會(huì)有什么很困難的事件發(fā)生，所以工程的整體驗(yàn)收比