光榮院平改坡屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對比

鄭 向 榮

(山西聚仁合人力資源有限公司，山西 太原 030013)

1 工程概述

某光榮院新建項(xiàng)目，東西向總長63.00 m，南北向總長108.20 m。建筑基底面積3 666.20 m2，總建筑面積為14 844.00 m2，地上4層，無地下部分。設(shè)計(jì)床位300張，含公寓、營養(yǎng)餐廳、保健室、活動室、業(yè)務(wù)辦公、護(hù)工宿舍等功能。

建筑功能如下：

公共輔助部分：地上1層設(shè)置主要含入院登記、營養(yǎng)餐廳、廚房、理發(fā)室和棋牌室等；地上2層為心理咨詢室、圖書室及行政辦公用房；地上4層設(shè)置護(hù)工宿舍。

老年公寓部分：南段地上1層～4層均為老年公寓(帶套間)；中段地上1層～4層均為老年公寓(標(biāo)準(zhǔn)間)；北段地上3層～4層均為老年公寓(標(biāo)準(zhǔn)間)。各層為一個護(hù)理單元，每個護(hù)理單元內(nèi)均配備有公共活動區(qū)、護(hù)工值班室、助浴室、洗衣間等配套用房。

層高與建筑高度：本工程地上1層層高3.60 m，地上2層～4層層高均為3.50 m，室內(nèi)外高差0.30 m，總建筑高度14.40 m(建筑高度均由室外地坪至屋頂結(jié)構(gòu)完成面)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。地震作用按8度計(jì)算，抗震措施提高1度即滿足9度的要求。建筑場地類別為：Ⅲ類。樓板均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，基礎(chǔ)均采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。

2.1 工程地質(zhì)概況

本場地為濕陷性場地。濕陷等級為北樓Ⅱ級非自重，中部、南樓Ⅲ級自重。本次勘探深度范圍內(nèi)未見場地地下水。地基土對混凝土及混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。

按濕陷地區(qū)建筑物分類屬丙類建筑，需消除樁長范圍內(nèi)全部濕陷量。

2.2 地基處理方案確定

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及上部結(jié)構(gòu)形式和場地工程的地質(zhì)條件，對地基分兩個步驟進(jìn)行處理：第一步，采用灰土擠密樁消除樁長范圍內(nèi)的部分濕陷土；第二步，在樁頂與基礎(chǔ)之間換填2.0 m厚的三七灰土墊層,平面尺寸為基礎(chǔ)邊外擴(kuò)2 m。

2.3 混凝土等級確定

1)基礎(chǔ)墊層：C15；

2)基礎(chǔ)：C35；

3)框架柱：1，2層C45，4層C40，凸出屋面樓電梯間C35；

4)梁、板、樓梯：C30；

5)圈梁、構(gòu)造柱：C25。

2.4 樓屋面活荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值

樓屋面活荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值見表1。

2.5 非承重隔墻的設(shè)計(jì)

1)±0.000以下采用360,240厚非粘土燒結(jié)實(shí)心磚，砌體強(qiáng)度等級不低于MU10，砂漿采用M10水泥砂漿。

2)±0.000以上。

外墻：采用300厚加氣混凝土砌塊，砌體強(qiáng)度等級不低于A3.5。

內(nèi)隔墻：采用200厚加氣混凝土砌塊，砌體強(qiáng)度等級不低于A3.5。

表1 樓屋面活荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值

當(dāng)采用加氣混凝土砌塊時容重應(yīng)不大于7.0 kN/m3。磚、砌體和砂漿的強(qiáng)度等級必須符合設(shè)計(jì)要求。

衛(wèi)生間隔墻：120厚非粘土燒結(jié)實(shí)心磚，砌體強(qiáng)度等級不低于MU10，砂漿采用M5混合砂漿。

樓梯間和人流通道的填充墻，應(yīng)采用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強(qiáng)。

3 兩種屋頂計(jì)算結(jié)果的對比

現(xiàn)將平屋面改為坡屋面，在原建筑頂層層高3.500 m的基礎(chǔ)上增加了3.195 m，建筑高度由原來14.400 m改成17.595 m，其余建筑功能不變。為了控制走廊吊頂后的凈高及滿足計(jì)算的要求，結(jié)構(gòu)從模型到施工圖全部進(jìn)行了修改：由原來的全部框架結(jié)構(gòu)改為：三個老年公寓樓為少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu)，但連廊仍為框架結(jié)構(gòu)。在計(jì)算中，坡屋頂處的計(jì)算模型盡量與實(shí)際相符進(jìn)行計(jì)算。抗震設(shè)防類別不變，仍為重點(diǎn)設(shè)防類(乙類)。對于增加了少量剪力墻后的框架結(jié)構(gòu)計(jì)算，配筋應(yīng)采用框架結(jié)構(gòu)與框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的包絡(luò)設(shè)計(jì)值。

以下是兩種不同屋面采用的構(gòu)件截面尺寸與計(jì)算結(jié)果分析對比。

3.1 梁、柱、墻、板及基礎(chǔ)截面尺寸的對比

梁、柱、板及基礎(chǔ)截面尺寸的對比見表2。

表2 梁、柱、板及基礎(chǔ)截面尺寸的對比

由表2對比得出：坡屋面的柱截面尺寸減小變?yōu)閮上蛳嗤涣簩挾炔糠钟?00 mm減小到350 mm，高度也有相應(yīng)減小；但為滿足計(jì)算上的要求，新增了少量鋼筋混凝土墻；板的厚度尺寸不變；基礎(chǔ)尺寸變?yōu)閮上蛳嗤Q向均采用同一種截面，翼緣寬度在水平向增大，豎向不變。

3.2 主要技術(shù)指標(biāo)的對比

主要技術(shù)指標(biāo)的對比見表3，表4。

表3 計(jì)算模型主要控制參數(shù)

由表3對比得出：除樓層最小剪重比不改變外，坡屋面中的有效質(zhì)量系數(shù)、樓層層間最大位移與層高之比的最大值在兩方向均有所減小，其余兩項(xiàng)只在豎向部分有所增大。

表4 結(jié)構(gòu)自振周期

由表4對比得出：坡屋面的周期變長，剛度變小，地震力影響變小，其余變化不明顯。

4 結(jié)論及建議

通過以上兩種結(jié)構(gòu)形式的計(jì)算對比，得出結(jié)論：由于結(jié)構(gòu)形式的改變，坡屋面比平屋面的柱截面有所減小，但增加了少量鋼筋混凝土墻，周期變長，樓層層間最大位移與層高之比的最大值變小。綜上所述，方案上平屋頂經(jīng)濟(jì)合理，坡屋頂保溫美觀；結(jié)構(gòu)形式上框架結(jié)構(gòu)的平屋頂計(jì)算比框架少量剪力墻的坡屋頂計(jì)算相對簡單，周期、位移等技術(shù)指標(biāo)更容易滿足計(jì)算要求；結(jié)構(gòu)建模中對復(fù)雜坡屋頂要盡量模擬出結(jié)構(gòu)的真實(shí)情況，進(jìn)行精確的建模計(jì)算。