深圳市建筑设计研究总院有限公司深圳518031
摘要：某展馆建筑局部区域因建筑大空间要求形成大跨度框架结构，通过三种楼盖布置方案的对比分析，提出了合理的大跨度楼盖布置形式，对上部层高较低的楼层，采用斜撑转换的结构形式，从而满足大跨度框架区域的净高要求。
关键词：大跨度框架；楼盖布置；斜撑转换设计
1工程概况
某展馆建筑地下1层，地上4层，建筑总高度23.75m，为多层建筑。主体结构抗震设防烈度为7度，结构体系采用钢筋混凝土框架结构。建筑功能上，各专题展厅设置在1至3层，4层为办公区。根据建筑要求，上部结构展厅区域需要抽掉一排柱子，形成18.0m大跨度的展厅空间（图1），柱网为18.0m×9.3m，现对此部分大跨度框架的结构布置进行设计及分析论证。
2大跨度楼盖结构布置
1至3层展厅区域楼盖结构布置需要考虑以下因素：跨度大，荷载重（展厅使用荷载为5.0kN/m2），梁下净高尽量高，保证安全和舒适度。大跨度楼盖体系采用现浇钢筋混凝土楼盖，主、次梁布置形式采用如下三种方案进行对比（为满足建筑净高要求，三种方案最大控制梁高统一为1000mm，楼板厚均取120mm）：
方案1：单向双次梁布置形式（图2），次梁沿大跨方向布置，18.0m跨度方向主、次梁截面均为400mm×1000mm，9.3m跨方向主梁截面为400mm×1000mm；
方案2：双向次梁布置形式（图3），沿大跨方向布置两道次梁，并在跨中位置增加一道垂直方向的次梁，18.0m跨度方向主梁截面为600mm×1000mm，9.3m跨方向主梁截面为400mm×800mm，次梁截面均为300mm×800mm；
方案3：斜交主梁布置形式（图4），大跨内主梁呈45°、135°交叉布置，沿一个方向的主梁设置一道次梁，交叉主梁截面均为400mm×1000mm，9.3m跨方向主梁截面为400mm×800mm，次梁截面均为300mm×600mm。
采用SATWE软件对三种大跨度楼盖结构布置方案进行受力配筋、挠度、裂缝、舒适度和材料用量等指标的对比分析，在展厅荷载（活荷载5.0kN/m2）作用下，三种方案对比计算结果见表1。
图1展厅区域建筑平面图图2结构布置方案1
图3结构布置方案2图4结构布置方案3
三种大跨度楼盖结构布置方案计算结果对比
表1
1）从大跨度构件受力配筋结果看，方案1主、次梁配筋率均不大于1.5%，说明梁截面合理、可靠；方案2、3主梁配筋率均大于2.0%接近2.5%，说明主梁承担了大部分荷载，受力较为不利。2）从挠度和裂缝结果看，三种方案的主、次梁挠度/跨度比均小于1/300，最大裂缝均小于0.30mm（一类环境），均满足规范要求。3）从舒适度结果看，三种方案的楼盖竖向自振频率均大于3Hz，满足规范对大跨度公共建筑的要求。4）从材料用量看，三种方案单位面积砼用量基本一致，方案3含钢量最大，方案1、2含钢量相差小于5%，经济性相当。
经过构件受力合理性、变形、舒适度和经济性等方面的对比分析，方案1单向双次梁楼盖布置形式构件受力合理、变形及舒适度满足规范要求且经济性较好，为最优方案。
3大跨度下的斜撑转换设计
4层为办公区，功能主要为工作室和办公室，因建筑高度限制，本层层高仅为3.95m。为保证使用舒适性，尽量提高梁下净高，在18.0m大跨度柱网区域需采取相应措施减小梁高。结合平面房间分隔情况，建筑在大跨度柱网主轴线处均设有内隔墙，结构有条件设置连接屋面标高框架梁至4层标高柱底的斜撑，通过斜撑转换减小屋面梁跨度，从而减小屋面梁高（图5）。
图54层建筑局部图6屋面斜撑转换结构
平面图平面布置图
为保证斜撑结构连接和变形整体性，斜撑材料采用钢筋混凝土，截面为400mm×400mm。考虑斜撑对楼层刚度的影响，仅设置单边斜撑，斜撑将18.0m跨主梁分为12.0m和6.0m两跨，有效减小主梁跨度，通过合理布置，此区域梁高控制到700mm（图6、图7）。斜撑与上、下层梁连接节点采取构造措施进行加强（图8）。
图7斜撑转换结构图8斜撑与框架梁
立面图连接节点
结构整体计算结果显示，各荷载组合下斜撑均未出现轴向拉力的不利情况，斜撑受力可靠。
4.结语
本工程为展馆建筑，对建筑大跨度展厅区域的楼盖结构布置形式采用三种布置方案进行对比分析，最终选用受力最为合理的单向双次梁楼盖布置方案。对上部层高受限制的楼层，结合建筑房间隔墙布置，采用斜撑转换的结构形式以满足大跨度下的净高要求。
参考文献：
[1]混凝土结构设计规范：GB50010-2010（2015年版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2015
作者简介：
林勤鹏，一级注册结构工程师.