剖析精品商店的结构设计

摘 要: 本文剖析了某精品商店工程的结构特点及设计过程，着重说明了结构体系的布置、计算分析方法等。通过具体的指标，说明采用钢-混凝土组合结构可以提高整个工程的技术经济效益，在普通民用多层建筑中也具有广阔的应用前景。

关键词: 钢结构，结构体系，结构设计

1、工程概况

本工程为一精品商店建筑，位于机场高速进入长沙市东大门门户地带以及新武广站区国际经济区。地上4层，高19.9米，框架结构，基础采用长螺旋钻孔灌注桩。本工程的特点是跨度大，跨度约20米，采用了预应力梁。屋顶采用的是钢结构。

2、地基与基础

本工程桩基设计等级为乙级。根据地勘报告,本工程采用长螺旋钻孔灌注桩，桩端支承于强风化泥质粉砂层,岩层端阻力特征值为1800kPa，要求桩端嵌入该岩层内不小于2.0m。桩身直径Φ600,桩身砼C30，钢筋笼: Φ600桩钢筋笼长10000mm,纵筋8Φ14,箍筋Φ8@100/200,承台下2米加密. 纵向钢筋的接头应采用焊接接头,接头必须按规范要求错开50%.钢筋笼外侧需设混凝土垫块,以确保钢筋保护层的厚度。桩基承台选用中南建筑标准设计03ZG203,混凝土强度等级C30.基础周围的回填土采用粉质粘土,且分层夯实,分层厚度不大于300,压实系数为0.94。

3、结构选型

本工程预应力梁跨度大、截面高、配预应力筋多。选取短向为预应力混凝土梁，长向为普通混凝土梁。由于受建筑上的需要，地面至屋顶总高度约二十米，因此在框架设计中除框架主梁采用预应力外，同时沿20m跨度方向次梁也应密布预应力梁，使该方向的主、次梁受荷面积减少，以满足建筑上对梁高限制的要求。考虑到柱宽度的限制，预应力梁截面取500×1000mm，高跨比为l／20。本工程跨度比较大，考虑到预应力构件对整个工程的重要性和施工的可行性，所以预应力框架梁采用有粘结预应力，非框架梁采用有粘结预应力。材料选用方面： 1 钢材：预应力筋采用直径15.24mm，极限强度标准值为1860MPa的低松弛预应力钢绞线。钢绞线不得有死弯，有死弯必须切除。2 锚具：张拉端与固定端锚具分别采用圆锚15系列夹片式锚具和挤压锚。3 混凝土：预应力梁及封端混凝土的强度等级为C40,混凝土中不得使用任何掺加氯化物的外加剂。4 水泥浆：有粘结预应力孔道灌浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.40～0.42之间，并掺入适量膨胀剂，以增加孔道灌浆的密实性，水泥浆28天强度不得低于30MPa。5 波纹管：用于有粘结预应力孔道的材料为镀锌波纹管，壁厚不应小于0.3mm。

三层梁配筋平面布置图

注：1、未注明梁定位均为轴线剧中或平柱边

2、主次梁交接处，主梁两侧附加箍筋三道，直径及肢数同主梁箍筋，间距50。

4、上部结构设计

4.1 荷载取值

由于该工程为精品商店，活荷载取3.5kN/m2，并按规定取0.9的活荷载折减系数。（按50年重现期取值），地面粗糙度为B类。基本雪压为0.45 kN/m2。消防疏散楼梯荷载为3.5kN/m2；办公室荷载为2.0kN/m2；商铺荷载取值3.5kN/m2；上人屋面荷载取值2.0kN/m2；不上人屋面荷载取值0.5kN/m2。风振系数及风压高度变化系数由工程近似计算，风载体型系数取1.3。

4.2 结构体系

平面为长条形，长宽比较大，由于较大空间的需要，在平面中局部抽去中柱。横向为主要抗侧力方向，在横向有中柱处各层梁与柱刚接，形成框架结构体系，抵抗侧向荷载，无中柱处各层梁与边柱刚接，在纵向、中列柱在两端梁柱刚接，中间部分梁柱刚接形成框架结构体系，边列柱各层梁柱均刚接，形成框架结构体系。所有楼板为钢筋混凝土现浇楼板。

4.3 结构计算分析

该工程采用中国建筑科学研究院的PKPM系列中的STS钢结构计算软件与SAT-8多层建筑结构三维分析与设计软件进行计算，预应力梁采用手算。主要计算步骤如下:

1)利用STS进行三维建模，建模过程中不考虑预应力梁，所有梁按照钢梁截面输人，同时输人所有荷载数据。

2)利用SAT-8进行三维结构计算。计算结果中，钢柱及主框架梁的内力、最大应力稳定性等结果直接采用，用以分析钢柱及框架梁截面是否适当。节点、柱脚的设计参照STS的计算结果，基础设计也利用SAT-8计算出来的柱底内力计算结果。

3)对于预应力损失的计算按《混凝土结构设计规范》(GB50010

―2002)中第6.2.1～第6.2.7条中的公式，分别计算各控制断面的各项预应力损失：张拉端锚具变形及钢筋回缩引起的损失σ11、磨擦损失σ12、预应力筋应力松弛损σ14及混凝土收缩、徐变引起的应力损失σ15。预应力总损失为上述各项损失的总和。

4.4框架梁、柱、剪力墙及节点构造

该工程的梁、柱、剪力墙均按国际03G101-1的相应要求执行。当梁纵筋长度不够时，梁上部筋应在跨中焊接，下部钢筋应在支座处焊接；在框架梁的纵向钢筋连接区段范围内，其箍筋应加密间距100。框架梁的纵向钢筋不应与箍筋、拉筋及预埋件等焊接梁柱中心线之间的偏心柱大于柱在该方向的1/4时，设梁的水平加腋参03ZG003P8。当梁腹板高度不小于450时，梁两侧应配置纵向构造钢筋。

4.5 砌体结构工程设计

砌体施工质量控制等级不低于B级。砼墙、柱、构造柱与围墙之间应用钢筋连接，沿高度每隔500设2Φ6，锚入砼墙，柱内200，伸进墙内1000。当砌体墙的水平长度大于5m或墙端部没有钢筋混凝土墙柱时，应在墙中间或墙端都加设构造柱。构造柱的砼墙强度等级为C25，纵筋用4Φ12，箍筋用Φ6@200。其柱角及柱顶在主体结构中预埋4Φ12竖筋，该竖筋伸出主题结构面500.当180墙高大于4m或120墙高大于3m时应在半层层高处或门窗洞顶设钢筋混凝土圈梁，截面尺寸为墙宽×120，纵筋4Φ12，箍筋Φ6@150，混凝土强度等级为C25.墙体中所有洞顶均设过梁，当洞顶里机构梁或板底小于钢筋混凝土过梁高度时，过梁与结构梁（或板）浇成整体。填充墙与砼墙、柱、梁连接面处均宜沿缝挂400宽钢丝网后再粉刷，以防墙体开裂。

5、结论

对于荷载较大、工期要求较紧的商业建筑结构，要根据实际情况选择一个合理的结构体系， 使传力途径明确合理。选择合理的计算方法，同时采取相应的构造措施来保证计算模型与实际情况符合。

参考文献:

[1]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S] .

[2] GB 50010-2002，混凝土结构设计规范[S] .

[3] CB 5007-2002，建筑地基基础设计规范[S]

[4] CB 50011-2001，建筑抗震设计规范[S] .

[5]张成安，姜广强．无粘结后张预应力钢筋混凝土施工控制[J]．中国市政工程，1999，2．