大跨度混凝土结构设计探析

大跨度混凝土结构设计探析

张 扬

中煤科工重庆设计研究院（集团）有限公司，重庆 400010

摘要：随着我国经济的高速发展，建筑行业从设计到施工都取得了长足的进步，各种诸如室内运动场、大会议室、宴客厅等大跨度混凝土结构层出不穷。本文主要结合重庆市几个大跨度混凝土空间的结构设计实例，探讨几种大跨度结构布置形式的优点及应用，希望可以对业内起到一定参考作用。

关键词：建筑；大跨度结构；结构设计

引言

近年来，建筑平面布置灵活、内部空间较大等特点的混凝土结构大量涌现。根据相关研究及在结构设计工作中的具体实践，对大跨度混凝土空间采用斜向井字梁结构、大跨度预应力混凝土框架结构、密肋楼盖结构等结构形式的应用进行探讨。

1斜向井字梁结构的应用

1.1斜向井字梁应用项目简介

本项目为渝北区某办公楼，主楼11层，左右两侧裙房4层，裙房顶层为大空间会议室，其屋盖形成了大跨度屋盖，该部分空间长25.4米，宽21.6米，左右两侧各4颗框架柱，上下侧各3颗框架柱。为便于施工采用普通钢筋混凝土梁板结构，采用斜向井字梁结构体系，斜向框架梁跨度最大11.455米，次梁最大跨度21.6米。框架柱截面为800X800，主梁截面采用500X1500，次梁截面采用250X1300，次梁间距双向均为2.3米，各梁挠度及裂缝经验算后都满足规范要求。结构平面布置简图如图1所示。

图一

1.2斜向井字梁结构应用分析

斜向井字梁结构结构具有适用性宽，施工无特殊工艺，便于施工、经济性好等优点。针对上述工程实例，选择斜向井字梁结构体系，框架梁最大跨度控制在11.5米，次梁跨度21.6米，避免了形成大跨度框架结构，使得该部分结构抗震等级无需按大跨度框架结构进行提高，取得了良好的经济效益。且斜向井字梁结构为普通混凝土结构，不涉及型钢混凝土、预应力混凝土等特殊施工工艺，施工过程中能缩短工期、便于施工。其缺点为荷载大、跨度大时，为控制挠度及裂缝梁截面较大从而影响建筑空间的使用，经济性相应降低。因此斜向井字梁结构对梁截面高度有要求及荷载、跨度较大时不适用，该结构更多的适用于普通大跨度空间。

2大跨度预应力混凝土框架结构的应用

2.1预应力梁应用项目简介

本项目为渝北区某室内体育馆项目，地下一层为游泳池、地上两层分别为篮球场及网球场，建筑长宽为55.8米X33.6米，结构最大跨度33米。本项目采用大跨度预应力混凝土框架结构，框架柱截面为800X1000，大跨度单向梁截面采用500X1300，梁间距为2.7米，各梁挠度及裂缝经验算后都满足规范要求。预应力梁采用15.2预应力钢绞线，钢绞线fptk=1860MPa，单端张拉，张拉端采用B&S-Z15-7型钢板张拉锚具,固定端采用B&S-Zp15-7挤压锚，波纹管采用∅70mm镀锌金属波纹管。项目标准平面布置如图2所示。

图二

2.2大跨度预应力混凝土框架结构应用分析

大跨度预应力混凝土梁具有承载能力高，在相同的荷载工况下梁截面小、自重小，能提高建筑使用净高，可提供比普通混凝土结构更大的开间和跨度等优点。上述工程案例中，因规划限高的要求，建筑高度无法再提高，采用预应力混凝土梁有效的控制了梁截面高度从而加大了内部空间的使用高度，满足了室内运动场地使用净高的需求。本案中大跨度预应力梁应用量较大，大量的使用了预应力钢材，减少了普通钢筋用量及混凝土用量，经济性及使用性均优于普通混凝土结构。因此，本项目选择预应力混凝土框架结构较为经济合理，其它结构形式应用于本项目难以实现其建筑功能。其缺点为大跨度梁工程量较少时因涉及单项工艺，工程经济性较差，施工不便，若项目中仅少量大跨度空间时建议选择其它结构形式。

3密肋楼盖结构的应用

3.1密肋楼盖结构应用项目简介

本项目为两江新区某小学报告厅，地下一层，地下室顶板覆土厚度为1米，报告厅屋盖形成了大跨度屋盖，该部分空间长31.6米，宽22.0米，采用密肋梁结构结构体系。框架柱截面为800X1000，主梁截面采用300X1000，肋梁间距为0.95米，各梁挠度及裂缝经验算后都满足规范要求。结构平面布置简图如图3所示。

图三

3.2密肋梁结构应用分析

密肋梁结构具有承载能力高，梁截面小、能提高建筑使用净高，梁排布均匀美观、施工速度快等优点。本项目采用密肋梁结构的主要因素有楼盖承受荷载大、跨度大，普通梁板结构难以满足计算要求；报告厅南北两侧均有建筑贴临，采用预应力混凝土梁无张拉空间、施工不变。本项目为小学建筑，为满足各功能房间使用净高、本项目中大量应用了密肋梁结构，具有更好的经济价值及社会价值。

结语

综上所述，大跨度结构均有多种结构布置方式可以实现，结构设计时首先应根据建筑布局、施工条件、业主要求等因素进行合理布置，选择适合的结构方案进行科学安全设计。同时在结构设计过程中，设计人员会遇到各种问题，例如建筑选型问题或抗震设计问题等，解决这些问题需要技术人员的工作经验确立方案与操作流程，建立正确设计观点，克服设计过程中出现的问题。通过对大跨度框架计算结果进行合理调整，提升建筑结构合理性及经济性，提高建筑工程质量，全面提升房屋建设结构技术水平，推动建筑行业发展。

参考文献

[1]马超.钢筋混凝土密肋梁结构设计[J].房地产导刊，2016（29）：25.

[2]刘业涛.某大跨度框架楼盖结构方案经济性对比分析[J]. 房地产导刊，2018（20）：222-223.

[3]王丙章.建筑工程框架结构的施工技术分析[J].工程技术研究,2018(7):88-89.