教學(xué)樓樓蓋的設(shè)計(jì)研究

胡永詠

一、工程概況

恩施市職業(yè)技術(shù)學(xué)院考場(chǎng)樓建筑面積約1.5萬(wàn)平方米，建筑高度23.7m，地上6層，層高3.9m，主要建筑功能為教室。教室所在柱網(wǎng)的跨度90%為9m×8.4m，柱尺寸為500×600，樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值1.5kN/m2(不含樓板自重)，活載標(biāo)準(zhǔn)值2.5kN/m2。

本工程樓蓋結(jié)構(gòu)形式是本工程結(jié)構(gòu)方案一個(gè)重要方面，針對(duì)本工程情況采用的樓蓋結(jié)構(gòu)形式為：（1）井字梁樓蓋；（2）十字梁樓蓋；（3）單向梁樓蓋；（4）空腔樓蓋。各樓蓋設(shè)計(jì)時(shí)均采用C30混凝土，梁板受力鋼筋HRB400，板分布鋼筋HRB300。主梁截面為300×800。

GRP是玻璃纖維增強(qiáng)塑料的縮寫(xiě)，與金屬同類(lèi)產(chǎn)品相比，它不僅重量非常低， 而且具有極高的耐介質(zhì)性和無(wú)磁性，性?xún)r(jià)比也非常高。為了全線擴(kuò)展用于直線技術(shù)的drylin W直線模塊化系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)塑料專(zhuān)家igus研發(fā)出一種使用塑料滑塊的GRP導(dǎo)軌。由玻璃纖維制成的drylin W直線導(dǎo)軌比鋁合金導(dǎo)軌輕20%，比鋼軌輕70%。同時(shí)，它比碳纖維導(dǎo)軌便宜50%，這意味著GRP直線導(dǎo)向系統(tǒng)是適用于汽車(chē)和飛機(jī)制造，以及醫(yī)療設(shè)備或測(cè)量系統(tǒng)的替代方案。

二、內(nèi)力分析及設(shè)計(jì)結(jié)果

采用盈建科軟件計(jì)算，取9區(qū)格中間區(qū)格的結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。井字梁樓蓋每個(gè)方向均勻布置兩道次梁；十字梁樓蓋每個(gè)方向跨中布置一道次梁；單向梁樓蓋結(jié)合教室的建筑布局圖，沿與黑板平行的方向布置兩道次梁；空腔樓蓋膜殼規(guī)格為900×900×200（長(zhǎng)×寬×高）。四種樓蓋方案內(nèi)力計(jì)算結(jié)果詳表1，設(shè)計(jì)結(jié)果詳圖1。

圖1 四種樓蓋方案設(shè)計(jì)結(jié)果

表格1 各樓蓋方案的梁板截面和彎矩（kN·m）

根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果和設(shè)計(jì)結(jié)果可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：

與其他三種樓蓋形式相比空腔樓蓋具有以下缺點(diǎn)：空腔樓蓋在施工過(guò)程中，若出現(xiàn)空腔構(gòu)件由于運(yùn)輸或安裝時(shí)不慎破損，會(huì)導(dǎo)致混凝土流入腔內(nèi)，施工時(shí)若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致支撐系統(tǒng)受力變大超出原設(shè)計(jì)，存在嚴(yán)重安全隱患，同時(shí)也會(huì)增大結(jié)構(gòu)自重，結(jié)構(gòu)受力方面也會(huì)存在安全隱患，此類(lèi)工程事故在全國(guó)出現(xiàn)過(guò)幾起；屋面層若采用空腔樓蓋體系，在施工完成后，當(dāng)出現(xiàn)頂板漏水時(shí)，水會(huì)沿腔體進(jìn)入混凝土空腔內(nèi)，導(dǎo)致滲水點(diǎn)無(wú)法確認(rèn)后期無(wú)法進(jìn)行有效的補(bǔ)漏作業(yè)。

（2）從梁板截面看，各樓蓋方案建筑凈使用高度從高到底依次為：空腔樓蓋＞井字梁樓蓋＞單向梁樓蓋＞十字梁樓蓋。

三、樓蓋工程經(jīng)濟(jì)性和后期維護(hù)的便利性等對(duì)比分析

與井字梁樓蓋、十字梁樓蓋和單向梁樓蓋相比，空腔樓蓋具有以下優(yōu)點(diǎn)：樓蓋底部平整、美觀；樓蓋下部?jī)艨蛰^其他樓蓋體系高；樓板隔音效果比較好。

在智慧社區(qū)的創(chuàng)建過(guò)程中，5G為信息傳輸提供了高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。加強(qiáng)社區(qū)綜合服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，可以有效地將智慧家庭、物業(yè)管理、周邊商圈、公共服務(wù)統(tǒng)一規(guī)劃，依靠手機(jī)APP、家庭平臺(tái)等智能終端，形成智慧化、一體化、數(shù)字化的社區(qū)服務(wù)網(wǎng)。

（1）從長(zhǎng)向和短向彎矩值對(duì)比可以看出，單向梁樓蓋兩個(gè)方向受力差別較大外，其余樓蓋形式兩個(gè)方向結(jié)構(gòu)受力都很均衡。兩個(gè)方向受力均衡的結(jié)構(gòu)形式更有利于控制主梁截面高度和配筋率，但是由于本工程荷載較小，梁板截面按規(guī)范取值后有較大富裕，兩個(gè)方向結(jié)構(gòu)受力均衡會(huì)造成浪費(fèi)。

經(jīng)過(guò)幾次課程改革，地理教材的版本不斷更新，教材內(nèi)容發(fā)生了很大變化，其中一個(gè)很重要的變化就是教材中的文字變得更加簡(jiǎn)潔，而課本中的插圖卻不斷增多，課本的插圖已經(jīng)成為地理教學(xué)中不可缺少的信息載體。豐富多樣的地理插圖，增加了學(xué)生的閱讀興趣，同時(shí)也成為課堂教學(xué)的第一手素材，若能恰當(dāng)使用可以獲得多種教學(xué)效果。

實(shí)際工程的造價(jià)與混凝土、鋼筋和所使用的模板數(shù)量成正比，暫不考慮人工等其他因素的影響。工程經(jīng)濟(jì)性對(duì)比時(shí)以9區(qū)格的中間區(qū)格為基準(zhǔn)，材料造價(jià)混凝土為600元/m3，鋼筋為6.5元/kg，模板為80元/m2，空腔樓蓋900×900×200膜殼為780元/m3。四種樓蓋工程經(jīng)濟(jì)性對(duì)比結(jié)果詳表2。

由表2可知，四種樓蓋形式中混凝土用量單向樓蓋最小，空腔樓蓋最多；鋼筋用量單向樓蓋最小，空腔樓蓋與單向樓蓋相當(dāng)，井字梁樓蓋最多；模板造價(jià)單向樓蓋最低，空腔樓蓋由于有9.072m3的膜殼費(fèi)用所以造價(jià)最高。綜合造價(jià)單向樓蓋最低，空腔樓蓋最高。以單向樓蓋為標(biāo)準(zhǔn)，四種樓蓋綜合造價(jià)比值為1.179：1.129：1：1.362。綜上，四種樓蓋形式中單向樓蓋的混凝土量、鋼筋量、模板造價(jià)及總造價(jià)均最少，故判斷單向樓蓋方案最優(yōu)。

表2 樓蓋工程經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

四、結(jié)語(yǔ)

在9m×8.4m柱網(wǎng)教學(xué)樓樓蓋的結(jié)構(gòu)布置方案比選中，比較分析了四個(gè)方案的結(jié)構(gòu)受力、工程經(jīng)濟(jì)性、后期維護(hù)的便利性。對(duì)比分析表明，單向梁樓蓋體系經(jīng)濟(jì)性最好，比十字梁樓蓋節(jié)約造價(jià)12.9%，比空腔樓蓋節(jié)約造價(jià)36.2%，后期維護(hù)便利；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向內(nèi)力差別較大，本工程由于教室荷載較小，并沒(méi)有造成主梁截面過(guò)高從而影響凈高。綜合判斷，單向梁樓蓋方案最優(yōu)。樓蓋結(jié)構(gòu)需要綜合考慮結(jié)構(gòu)受力、工程經(jīng)濟(jì)性、施工便利性等各方面因素的影響，具體采用哪一種應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)綜合考慮后再進(jìn)行確定。