浅谈某大跨度学术报告厅的结构设计

摘    要：本文以某学术报告厅为例。针对该工程中存在的大跨度结构，从结构受力、正常使用状态等进行分析与比较，选择最优方案进行结构设计。

关键词：结构分析;大跨度结构

1  引言

近年来，随着我国经济的不断发展进步，人们对建筑使用功能的不断提高，大跨度建筑被廣泛的应用到不同类型的建筑场所中。大跨度建筑不管是在设计阶段还是在实际施工阶段难度都较大，本文主要是通过某一大跨度学术报告厅工程为实例，对其从结构方案、结构概念、结构设计与分析中应注意的问题进行了分析和阐述。

2  工程概况

某大跨度学术报告厅，建设地点位于蚌埠市，为公共建筑，建筑主要功能为会议、办公。采用框架结构，地下一层为地下车库，地上两层为办公及报告厅，建筑总高度20.1m。

3  结构概念

本建筑抗震设防类别为乙类，地区设防烈度为 7 度（0.10g），地震设计分组为一组，II 类场地，特征周期 0.35s。基本风压0.35kN/m2，地面粗糙度B类。用钢筋混凝土框架结构，本工程存在多处的大跨度结构，重点以平面图中部大跨度结构为例，柱网 8.4m×21m，详见典型结构平面图如图1。

3.1  抗震等级

该房屋属于重点设防类（乙类），由GB 50223—2008《建筑工程抗震设防分类标准》3.0.3条第二款重点设防类（乙类）建筑应按本地设防烈度（7度）确定地震作用（地震作用计算用7度确定地震加速度等），抗震措施（包括内力调整措施和抗震构造措施）应按高于本地区设防烈度一度（8度）确定。故抗震等级及抗震构造措施均为二级。但大跨梁及与大跨梁相关的框架柱竖向结构构件抗震等级为一级。

3.2  结构选型

根据GB 50011—2010（2016版）《建筑抗震设计规范》3.5.2结构体系应符合下列各项要求：（1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。（2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。（3）应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。（4）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。对于大跨度结构部分若选用混凝土框架结构，梁截面过小，往往带来配筋超筋，挠度裂缝难以满足要求。但当梁截面偏大时，由于自重过大，大跨度结构往往带来弯矩急剧增加。造成裂缝、挠度不易控制，形成梁截面增大、配筋也增大的“恶性循环”。而采用型钢混凝土则不同，其承载力能够高于同样外形尺寸的钢筋混凝土构件的承载力，从而有效的减轻结构体自重。 型钢混凝土结构能够有效的控制梁截面刚度，减小梁柱线刚度比。 同时在建筑结构梁的内部进行型钢的设置， 其延性将会大幅度的提升，承载力大幅度提高。故本工程大跨度范围内的梁柱部分均采用型钢混凝土结构。

3.3  裂缝与挠度控制

大跨度结构除了强度设计要满足要求外，更应注意裂缝及挠度控制。裂缝可通过适当增加配筋量来控制，挠度在一定程度上可以通过增大截面来控制，但是不能无限制的增加截面高度，故在挠度方面则特别指定施工期间大跨梁起拱值，从而降低使用期间挠度值，切忌因挠度问题一味增加配筋量及梁截面。

4  结构设计与分析

（1）截面选型及布置，大跨梁部分采用型钢混凝土梁，型钢混凝土梁前期设计时，应该考虑内部型钢距混凝土表面的最小尺寸要求以及栓钉的高度，当型钢混凝土梁截面尺寸为500×1600（mm）时，内部型钢梁采用H1100×200×16×22。相对应的型钢混凝土柱部分截面尺寸为850[×]1100（mm），内部为型钢柱H600×300×18×25截面图，如图2所示。

（2）采用PKPM与YJK两种软件进行承载力计算分析。对两种软件的计算结果分别从以下4个方面进行分析比较：①设计弯矩包络图;②弯矩图;③剪力图;④配筋应力简图，通过分析比较，两种软件的计算结果互相验证了分析结构的正确性，保证了该方案的结构安全、可行。经过验算大跨度梁裂缝及挠度均满足规范要求。

5  结语

随着社会不断发展进步，人们对公共建筑使用功能要求越来越多，以后社会上大跨度建筑会越来越多。而型钢混凝土结构可以在一定程度上面圆满解决梁板的大跨度问题，且不会出现后期维护问题，如经常采用的钢结构应用于大跨度建筑时，后期容易产生锈蚀，需要每隔几年就进行除锈防腐处理，极大的增加了后期维护的成本，并且产生安全隐患，若采用型钢混凝土结构则没有此部分问题;在大跨度建筑中对于结构设计及施工要求都比较高，故不管在设计阶段还是施工阶段都应多方面求证比较，采取最优设计方案。本文以某大跨度学术报告厅工程为实例，探讨了大跨度结构在设计过程中的设计思路，以及设计过程的注意事项。并且阐述了型钢混凝土结构在大跨度结构中的应用及设计方法，为类似工程提供实践经验。

参考文献：

[1]  GB 50011—2010（2016版）.建筑抗震设计规范[S].

[2]  GB 50009—2012.建筑结构荷载规范[S].

作者简介：

解辉 （1985—）男，本科，工程师，从事结构设计工作。