某汽车mall结构方案对经济性的影响探析

2020-08-05安徽省建筑设计研究总院股份有限公司安徽合肥230601

安徽建筑 2020年7期

余青（安徽省建筑设计研究总院股份有限公司，安徽合肥 230601）

1 工程概况

合肥某汽车mall为规则大柱网的框架结构，长126m，宽113.4m，两个方向的柱网均为12.6m，单层建筑面积为14288.4m2。本工程总建筑高度为12.5m，不设置地下室，一层为汽车展销、二层为二手车市场，屋面考虑停车功能。按照抗震设防烈度7度进行设防，地震加速度调整为0.10g，地震设计分组为第一组。本单体为乙类建筑，场地土类别为II类，属于建筑抗震一般地段。框架抗震等级为二级。

2 结构方案比选

考虑六种不同结构布置方案，利用YJK建模分析对比其经济性。6种结构布置方案示意图如下图所示。

结构方案布置示意图

此结构平面规则且平面尺寸大，屋面按结构找坡处理，能有效减轻屋面荷载，直接降低屋面梁板截面及配筋，减小基础截面及配筋，一定程度上能减小框架柱截面和配筋。根据建筑做法，二层楼面恒载为2kN/m2，屋面恒载为3.0kN/m2，二层和屋面活载均按4.0kN/m2设计。钢筋采用HRB400级钢筋，混凝土等级均取C30。二层和屋面的荷载相差不大，结构布置相同。本文仅对上部结构方案进行研究，各方案构件截面详表1。主梁截面括号内的截面为平行与次梁方向的主梁截面，屋面板厚均为120mm。

利用YJK建模分析，得出各种方案的混凝土和钢筋用量，如表2所示。因考虑屋面直接受太阳照射，六种方案在计算屋面板配筋量时，屋面板顶筋均按C8@150双向布置，支座配筋不足处附加钢筋。C30混凝土单价取620元/m3，HRB400钢筋单价取4100元/t。

由下表可知：

第一，次梁双向布置可有效减小主次梁高度，增加建筑净高。对于大跨密排次梁结构，次梁宽度在满足设计要求的前提下尽量做窄。第二，对比方案一～方案三与方案四～方案六，次梁单向布置比次梁双向布置更加经济，但次梁高度和支撑次梁的主梁高度增大。第三，从方案四～方案六可知，次梁单向布置时，次梁间距对上部主体结构造价影响不大。第四，对比方案一与方案二，方案一总造价比方案二高出7.02%。方案一、方案二板跨小，板配筋基本为构造配筋，在方案二的基础上减小次梁间距，不能有效减小楼板配筋，反而增加了次梁数量及配筋，导致不必要的浪费。在结构方案设计时，应选择合适的板跨，使楼板构造配筋能充分发挥作用。第五，由表3可知，次梁双向布置时的混凝土和钢筋占总造价的比值基本一致，而次梁单向布置时的混凝土和钢筋的造价占总造价的比值比较分散，设计时即可根据混凝土单价和钢筋单价情况，选择更加经济的结构布置方案。在钢筋市场单价低时，选择钢筋造价占总造价比值高的方案，反之，选择钢筋造价占总造价比值低的方案。第六，对比方案四～方案六，三个方案的单位面积混凝土量基本一致，而方案五的单位面积钢筋量最大。说明单向布置次梁时，板跨适中会导致用钢量增加，而大板跨或小板跨反而能减小钢筋用量，使得方案更加经济。第七，次梁双向布置时框架柱造价比次梁单向布置时低，但框架柱造价占总造价的比例较小，不同结构布置方案对框架柱的造价影响不大。

3 荷载增加对结构选型的影响

根据上述结构方案，分别增加二层和屋面荷载，分析因荷载增加对结构选型的影响。二层楼面活载由4.0kN/m2增加到7.0kN/m2，屋面恒载由3.0kN/m2增加到4.5kN/m2、活载由4.0kN/m2增加到5.0kN/m2，6种布置方案的其它条件均不改变，从而各方案的混凝土量均不变，因荷载引起的造价变化均为钢筋量变化。具体参数详表4。

主要构件截面表表1

由表4可知，随着荷载的增加，6种布置方案的总造价变化趋势基本一致，单向次梁布置比双向次梁布置更加经济，且次梁越密越不经济。双向次梁布置时，次梁间距越密，随着荷载增加总造价的增长趋势越缓，说明荷载越大，次梁越密越能实现其价值。在布置次梁时，应考虑上部荷载情况，不能盲目追求小间距，降低次梁高度，会导致结构经济性较差。因此，应根据上部荷载情况合理选择次梁间距，使次梁充分发挥其作用。

造价对比表表2

各类型造价占总造价比值（%）表3

荷载增加前后对比表表4

主要构件截面表表5

4 柱网大小对结构选型的影响

建立三种柱网的4x4跨的一层YJK模型，每种柱网研究四种结构布置形式。抗震信息及荷载参数均同前文。框架柱对不同结构布置形式影响不大，下文在统计时不考虑框架柱的混凝土量和钢筋量。方案A和方案B为双向布置次梁，方案C和方案D为单向布置次梁。不同布置方案的构件截面见表5，其中楼板厚度均取100mm。根据计算结果，统计各种结构布置单位面积的钢筋量和混凝土量，见表6。

由表5和表6可知，第一，随着柱网的加大，主次梁截面增大很明显。对于16.2m跨的结构，方案C和方案D经济性更好。但在实际工程中，大跨结构往往需要控制梁高来实现效果，使得结构梁无法取大而必须选择方案A或方案B。第二，对比方案A、方案B与方案C、方案D，不同柱网大小的单向次梁布置比双向次梁布置更经济。第三，对比方案A与方案B、方案C与方案D，次梁间距的选择对经济性影响较大。不同柱网的结构方案布置的单位面积造价趋势不一致。设计时，应选择合适的次梁间距和截面，保证楼板钢筋能较好的发挥作用。