两种楼盖结构布置的技术经济分析比较

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1、第9期广东土木与建筑No.92007年9月GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERINGSEP2007两种楼盖结构布置的技术经济分析比较谭彦雄张元坤(广州容柏生建筑工程设计事务所广州510170)摘要:通过对钢筋混凝土结构较大跨度楼盖和交叉梁系楼盖的不同结构布置的技术经济性比较,阐明对于较大跨度楼盖以短向次梁布置、对于交叉梁系楼盖以井字形布置为最优。关键词:大跨度楼盖;交叉梁系楼盖;梁内力图;梁配筋图2.2结构计算的材料强度等级及荷载取值1工程设计中的常见现状材料:混凝土强度等级C30,梁主筋用HRB400级,f22y=360Nmm,箍筋用HPB235级,

2、fy=210Nmm;钢筋混凝土楼盖设计中,经常遇到较大跨度和荷载:建筑面层及吊顶1.5kNm22,活载2.0kNm。近乎正方形柱网的楼盖,对于这两种楼盖,结构设计2.3结构梁内力包络图(如图3～4)人员通常会将第1种楼盖布置成主次梁系的交梁楼2.4结构梁配筋面积(如图5～6)盖,将第2种楼盖布置成交叉梁系楼盖。主次梁系2.5结构梁配筋规格(如图7～8)的交梁楼盖则有2种布置形式:①其中的次梁按较大跨度方向布置;②其中的次梁按较小跨度方向布置。而近乎正方形柱网的交叉梁系也有2种布置形式:①十字形交叉梁系;②井字形交叉梁系。以上两种楼盖的不同结构布置,在保证结构安全和满足使用要求方面也许

3、不存在问题,但从结构受力概念出发,在构件内力的均匀性、楼盖的经济性以及不同结构布置对整体结构刚度的影响方面则肯定存在差异。为了探索其差异的程度并为类似楼盖的优化布置提供定量数据佐证,以下将以典型楼盖为例加以分!长向次梁布置"短向次梁布置析比较。图1较大跨度楼盖2典型实例的结构布置及其计算结果典型实例的楼盖基本柱网尺寸确定原则主要是根据混凝土结构经济合理的跨度限值并考虑一般建筑物常用的使用空间尺寸,对于较大跨度的楼盖,其纵向跨度一般不超过12m,横向跨度取能停3部小车宽度和酒店客房宽度的8.4m;对于正方形柱网,则取常规的8.4m×8.4m。!十字形交叉梁布置"井字形交叉梁布置2.1两

4、种楼盖的不同结构布置(如图1～2)注)十字形、井字形布置的楼板厚度分别取120mm和100mm。图2正方形柱网楼盖122007年9月第9期谭彦雄等:两种楼盖结构布置的技术经济分析比较SEP2007No.93不同结构布置的技术经济比较3.1梁内力的比较⑴长向与短向次梁布置弯矩包络图由图3可见,短向次梁布置时,Y向框梁受到X向3根次梁集中荷载的作用,无疑其梁弯矩峰值较大,但相对长向次梁布置时的框梁,短向的3根次梁更均匀地将板面荷载传递给框梁,因此短向布置的梁弯矩包络曲线突变相对缓和,这样使水平构件的受力更合理,且短向布置次梁时次梁跨度小,其弯矩峰值自然比大跨度次梁!长向次梁布置"短向次梁

5、布置图3较大跨度楼盖梁截面设计弯矩包络图(kN·m)更小,该布置形式对次梁截面的控制更为有利。⑵十字形与井字形交叉梁布置弯矩包络图由图4可见,井字形布置楼盖是通过X、Y方向4根次梁传递楼板荷载,因此较只有2个方向2榀次梁集中荷载作用的十字形布置形式,其框梁弯矩包络曲线更接近于抛物线,且框梁弯矩峰值也更小。3.2梁配筋率的比较!十字形交叉梁布置"井字形交叉梁布置取图7中的长向与短向次梁布置的图4正方形柱网楼盖梁截面设计弯矩包络图(kN·m)KL2,KL4和L1的底、面钢筋配筋率进行比较,其结果见表1。根据表1的数据,对长向次梁布置与短向次梁布置两种形式的主受力方向框架梁和非主受力方向框

6、架梁进行配筋率的对应比较,两种形式的底、面筋配筋率都较接近,仅相差约0.2%,即框架梁的钢筋和混凝土发挥着相近的效果。但由于短向次梁布置形式的非主受力框架梁KL2的截面尺寸仅300×600,故短向次梁布置时,非主受力方向框架梁的混凝土用量较少,楼层净高较大,空间利用更灵活。两种布置形式的次梁底筋配筋率相差较小,而面筋配筋率相差较大,也即两种布置形式!长向次梁布置"短向次梁布置图5较大跨度楼盖结构梁配筋面积的次梁底筋发挥着相似效果的同时,短向次梁布置形式的次梁面筋的利用更充分和节省钢筋。接近,即次梁的钢筋和混凝土在发挥着近乎相等的取图8中十字形与井字形布置的KL2,L1的底、作用效果时

7、,井字次梁布置形式的框梁底筋配筋率面筋配筋率进行比较,其结果见表2,可见十字形与较小,也即在相同的楼面条件下,井字形布置的框梁井字形两种布置形式的次梁底、面筋配筋率均非常更节省钢筋。132007年9月第9期广东土木与建筑SEP2007No.93.3混凝土用量比较去除边界条件,即取中间跨梁、板及中间跨周围#$L长度的梁、板作为统计的普遍性依据。我们对去除边界条件后梁板每1m2的混凝土用量进行了统计,其结果如下:长向次梁布置时为0.198m3;短向次梁布置时为