某中学国际部教学楼结构设计探讨

摘要：某中学国际部教学楼是一座砖混框架结构房屋，本方案是拆除原有看台，就地扩建，保留原使用功能，增加新功能，属于拆扩建。为满足发展的需要，选用由角钢混凝土柱和内置H型钢预应力混凝土组合梁组成的新型框架结构型式。为确保在扩建施工过程中的正常进行，采用施工阶段重现浇混凝土楼盖结构。本文报道了该工程的结构设计方案和施工措施。

关键词：教学楼；设计；施工

中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：

Abstract: a middle school teaching building international department is a brick house frame structure, the scheme is dismantled the original stand on, expansion, preserve the use function, add new functions, belong to tear open expansion. To meet the need of the development of, choose the Angle steel concrete column and built-in h-beam prestressed concrete frame structure of the composite beams of the new type. To ensure that the expansion of the construction process of normal, the construction stage again poured concrete floor structure. This paper reported the engineering design of the structure of the construction scheme and measures.

Keywords: teaching building; Design; construction

1工程概况

本工程场址位于体育场西侧看台处，场址呈矩形，东西方向宽55至60余米，南北方向长约180余米。场地形状比较规则，西侧紧邻城市干道，东侧为学校体育场，进出十分方便并相对独立。国际部教学楼沿原看台方向南北布置，在用地的西侧及南北两侧设置出入口，建筑物西侧沿整个长边设置主要道路，南北两侧设进出操场的道路，满足使用功能及防火要求。西侧绿地可开辟成通往城市干道的通道。

2 单体结构设计思路

教学楼具有多种课程教学、办公、对外交流、汉语推广、学术研讨等多种功能，强调实用性和国际化，富于创意与现代感，体现环境育人。本工程为拆扩建，在保留原有看台使用功能的基础上，还需要增加新功能以满足国际办学要求，最终成为集教学、办公、活动于一体的综合性国际办学场所。

所以本项目设计的重点和难点在于以下两个方面：首先，在不改变规模的情况下，操场看台的几何尺寸几乎不可改变，而用地的进深制约了看台后只能单边布置教室等大空间的用房，这就造成了大部分教学用房位于看台之上的三层、四层，对功能布置、结构与抗震以及安全疏散的设计提出了更高的要求；其次，建设用地的现状决定了大部分教室为东西朝向，这对使用功能会造成较大的不利影响，必须采用相应的措施来解决自然光较低的高度角对视线干扰和东侧操场的噪音干扰。

3 结构设计

3.1 结构方案选择

结构方案的确定是整个房屋设计是否合理的关键，结构方案的选择包括三方面的内容：结构形式、结构体系和结构布置。本建筑采用钢筋混凝土框架结构，因钢筋混凝土结构具有造价较低、取材丰富、强度高、刚度大、耐火性和延性良好的特点，且它结构布置灵活方便，可组成框架、框剪和剪力墙等多种结构体系。框架是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构。框架结构的特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙仅起围护作用。其整体性和抗震性均好过混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型。国外设计者多用钢材为框架材料，而国内主要是钢筋混凝土材料为框架材料。框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的延性，成为“延性框架”。在地震作用下，这种延性框架具有良好的抗震性能。本教学楼四～六层的建筑房屋处在Ⅵ度抗震区，采用框架结构是合理的，同时它能完全适合本工程的平面设计，得到较大的空间。在结构形式和结构体系选定之后，结构布置便成了结构方案合理性的关键，为此，本设计在结构布置时采取了下列几项措施：（1）柱网选择与布置直接影响建筑的使用和结构的经济性，不同的功能和功能布置方式采取不同的柱网布置方式。柱距可按单开间或扩大开间(两开间)。扩大开间有利于平面布置，平面布置较为灵活。具体确定柱距应在满足使用的基础上同时考虑结构的经济性和施工条件。根据平面组合方式确定跨数和跨度。柱网力求整齐统一，以利于构件的统一化及立面造型处理。（2）楼层平面及布置是对称形式，从而使楼层的结构刚度中

心保持在楼层平面的中心处，可避免房屋的扭转效应。（3）变形缝：当现浇框架结构房屋长度超过55m 时，除基础外，上部结构用伸缩缝断开，考虑不同结构形式，缝宽应满足相应规定。在地震区，如果设置伸缩缝，缝宽也要符合防震缝宽度的要求。根据规范要求，当采取施工后浇带减少温度和收缩应力时，可不设伸缩缝。即在施工时每隔30～40 间距留出施工后浇带，带宽800～1000mm，钢筋可采用搭接接头。后浇带混凝土宜用膨胀性混凝土，宜在2 个月后浇灌，浇灌时的温度宜低于主体混凝土浇灌时的温度。（4）构造柱的设置，为了使墙体与楼盖之间有可靠的拉结，以保证房屋的整体刚度和空间刚度，必须按构造要求设构造柱。框架是按构造柱的截面尺寸为240×240mm钢筋混凝土柱。（5）楼、屋盖结构的选择楼、屋盖结构是各片抗侧力结构间传递水平的主要构件，通常作刚性楼面假定进行结构简化计算。因此选择正确的楼、屋盖结构，保证楼屋面的整体性、连续性和平面刚度，是保证结构设计计算正确合理的重要措施。楼板采用全现浇板，板厚为100mm。（6）经过对建筑的初步分析，基础上部的荷载不是很大，基础部分采用柱下独立基础，本设计的基础是沿上部结构柱网的纵、横轴线布置柱下独立基础，设基础圈梁。混凝土强度采用C25。

3.2 构件的截面选择

本工程按照横向承重方式进行框架结构的布置。抗震设计按Ⅵ度Ⅳ级抗震进行设防。结构构件截面选择如下:一是板的截面选择。单向现浇板，按高跨比条件，要求板厚h≥l/30=3600/30=120mm，实取板厚h=120mm。双向板，按高跨比条件，要求板厚h≥l/40=3600/40=90mm，取板厚h=100mm；二是梁的截面选择。次梁按h=l/18～l/12；框架梁的截面按h=l/8～l/14lo 确定截面尺寸；三是柱截面。柱的截面按轴压比确定，各层的重力荷载可近似取14kN/m2，按式子:AC=1.2N/fc 进行估算;最终确定为350mm×500mm。

4 模板设计

角钢混凝土柱中的钢骨架在混凝土未浇灌以前已形成钢结构，它具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，且可以将模板悬挂在角钢上，不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。柱模板采用5mm厚的钢模，在每个角钢上焊接2个12抗拉螺栓用于固定模板，抗拉螺栓沿柱长度方向布置间距为400mm。在模板上沿柱长度方向四周设置截面为90mm×50mm的加劲木楞，间距400mm，以增强侧模刚度。

在建筑工程项目建设中，设计阶段是整个工程最为关键的一个环节，在设计中要考虑到多方面的因素。本文结合实例对结构设计中的一些重要环节和施工措施进行了探讨。虽然有些粗浅，希望对同行们有一定的参考作用。

参考文献：

[1] 郑文忠 王英《对既有房屋套建增层改造的认识与思考》《工业建筑》2008.6

[2] 计静．《套建增层预应力钢骨混凝土框架抗震性能与设计方法研究》哈尔滨工业大学博士学位论文，2008