某電影院看臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

謝冰花

（安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230009）

1 工程概況

某六層大型商業(yè)綜合體建筑總高度32.4m，位于抗震設(shè)防烈度7 度區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》 GB50223—2008 要求，本工程建筑面積超過(guò)17000m，應(yīng)為乙類建筑，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011—2010 要求，框架結(jié)構(gòu)建筑高度超過(guò)24m時(shí)，抗震等級(jí)為一級(jí)。在本工程商場(chǎng)五層設(shè)置8 個(gè)廳的電影院，本文以其中一個(gè)面積較大的影廳為例，分析影院看臺(tái)設(shè)計(jì)中的方案選擇問(wèn)題。

在普通電影院平面布置中，看臺(tái)臺(tái)階的高度和寬度根據(jù)觀眾視線分析確定。一般情況下，影廳臺(tái)階高度450mm，標(biāo)準(zhǔn)座椅排凈寬1200mm，第一排和第二排座椅設(shè)置，與標(biāo)準(zhǔn)看臺(tái)高度和跨度略有不同。根據(jù)影廳面積大小不同，面積較小的影廳前兩排座椅一般布置成直線型，高度與寬度在標(biāo)準(zhǔn)排的基礎(chǔ)略有調(diào)整； 面積較大的影廳為盡可能多的布置座椅，前兩排一般按圓弧形布置座椅。面積較小的影廳因布置看臺(tái)踏步數(shù)較少，看臺(tái)下凈高較小，不能滿足使用要求，一般不作為使用空間； 對(duì)面積較大的影廳，當(dāng)看臺(tái)踏步數(shù)不少于8 個(gè)時(shí)，最高處臺(tái)階下凈高可達(dá)到3m左右，基本滿足建筑使用功能要求，根據(jù)甲方要求，此部分空間可作為輔助用房使用，一般可用作員工休息室、衛(wèi)生間、設(shè)備機(jī)房、儲(chǔ)藏室等功能，因此，此處的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)結(jié)合使用空間的要求，避免在功能用房?jī)?nèi)設(shè)置立柱。

2 結(jié)構(gòu)方案布置

根據(jù)看臺(tái)踏步布置及建筑使用功能要求，看臺(tái)的結(jié)構(gòu)布置一般選用以下三種布置方案。

方案一，采用與原結(jié)構(gòu)完全分離的密柱式框架結(jié)構(gòu)。如下圖1 所示，在每步臺(tái)階下均設(shè)置沿看臺(tái)方向的一排立柱，立柱的頂標(biāo)高同其所在的看臺(tái)標(biāo)高，并沿臺(tái)階方向設(shè)置與看臺(tái)等高的鋼筋混凝土梁，兩排看下立柱之間設(shè)置連系梁，以保證整體穩(wěn)定性。立柱、看臺(tái)梁、拉梁之間形成圖1 所示的框架體系。當(dāng)影廳面積較大，看臺(tái)下方凈高滿足建筑用功能要求時(shí)，一般會(huì)作為功能房間，每個(gè)踏步下設(shè)立柱遍會(huì)影響使用功能，此時(shí)可按圖1 所示最后三階踏步做法做法，取消中間臺(tái)階下立柱，只在房間兩端的踏步下設(shè)置立柱，并根據(jù)看臺(tái)斜度在垂直臺(tái)階方向的立柱之間拉豎向斜梁，利用斜梁支撐看臺(tái)梁的方式實(shí)現(xiàn)空間功能。

圖1 影廳結(jié)構(gòu)平面布置方案一

為了實(shí)現(xiàn)與主體結(jié)構(gòu)完全分離，觀眾入口處的第一排垂直屏幕的立柱設(shè)置看看臺(tái)邊，最后幾個(gè)臺(tái)階的看臺(tái)立柱也和入口處設(shè)置在同一直線上，此做法的目的是方便下層設(shè)置用以抬看臺(tái)立柱的樓層梁。當(dāng)觀眾入口的正上方也設(shè)置座椅時(shí)，可采用看臺(tái)梁外挑的做法，挑梁向外伸至墻體邊即可，端部可不設(shè)封口梁，做成三邊支撐樓板。在入口對(duì)面一側(cè)，看臺(tái)下立柱距外墻體邊的距離不宜過(guò)大，也不宜偏小，一般控制在2.5m左右。原因有二： 其一是控制看臺(tái)梁外挑長(zhǎng)度、減小懸挑梁端彎矩，以方便選擇合適的看臺(tái)梁縱筋直徑； 其二是此排立柱對(duì)應(yīng)的下層樓層梁不宜距離主體結(jié)構(gòu)框架柱較近，距離較近時(shí)會(huì)造成下層樓層梁抗剪超限。

出入口處的臺(tái)階及踏步上觀眾上下臺(tái)階可采用磚或砌塊砌筑做法，磚與砌塊的選擇可采用與墻體材料相同，或根據(jù)影院的要求選擇做法，在滿足強(qiáng)度要求的前提下盡可能選擇密度小的材料。

方案二，采用與原結(jié)構(gòu)完全分離的疏柱式框架結(jié)構(gòu)。如下圖2 所示，整個(gè)看臺(tái)都選擇方案一中看臺(tái)下有使用功能時(shí)的做法。根據(jù)看臺(tái)高度，選擇合適的臺(tái)階間距設(shè)置立柱，此時(shí)立柱的截面尺寸相比每步臺(tái)階下立柱時(shí)要大些。根據(jù)看臺(tái)斜度在垂直臺(tái)階方向的立柱之間拉斜梁，利用斜梁支撐看臺(tái)梁的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)臺(tái)階。因此做法中垂直臺(tái)階方向的豎向斜梁是位于看臺(tái)梁的下方，斜梁會(huì)占用臺(tái)階下凈高。一般前兩步臺(tái)階下高度較小，不能夠?qū)崿F(xiàn)斜梁做法采用磚砌做法又自重較大，對(duì)下層梁板不利，故仍需結(jié)合方案一來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖2 影廳結(jié)構(gòu)平面布置方案二

方案一與方案二中，第一步臺(tái)階下看臺(tái)梁應(yīng)與原結(jié)構(gòu)樓層梁完全分離，不利用原樓層梁作為第一個(gè)踏步的支撐，防止看臺(tái)踏步對(duì)原樓層梁板產(chǎn)生支撐作用。

方案三，采用與原結(jié)構(gòu)相結(jié)合的框架形式，即在方案一和方案二的基礎(chǔ)上，邊跨看臺(tái)柱設(shè)置在原結(jié)構(gòu)框架柱之間，看臺(tái)梁或其下方斜梁遇到主體結(jié)構(gòu)框架柱時(shí)直接與其相連接，如下圖3 所示。

圖3 影廳結(jié)構(gòu)平面布置方案三

3 結(jié)構(gòu)方案比選

方案一和方案二兩者之間比較，從設(shè)計(jì)人員角度看，方案一均為標(biāo)準(zhǔn)看臺(tái)做法，布置簡(jiǎn)單，受力明確，計(jì)算及繪圖工作量小。從施工方面考慮，一是看臺(tái)下立柱較密，對(duì)施工中的模板支撐及拆卸多有不便； 二是在下層梁板澆注混凝土之前，立柱的縱筋應(yīng)提前預(yù)埋，會(huì)造成樓層板面插筋過(guò)多，施工中操作不便。從抗震角度，梁上抬柱時(shí)應(yīng)在梁上柱的下方兩個(gè)方向設(shè)置相交的梁，用于傳遞柱底兩個(gè)方向的彎矩。方案一中立柱較密，下層樓層梁中一般沿垂直熒幕方向設(shè)置梁，用以支撐看臺(tái)立柱，此時(shí)無(wú)法保證下層樓層梁中每個(gè)立柱下均設(shè)置十字交叉梁，柱底兩個(gè)方向的彎矩作用無(wú)法平衡，此時(shí)柱底彎矩會(huì)造成下層梁受扭，對(duì)原結(jié)構(gòu)不利，因此在其他條件允許的情況下，建議選擇方案二。

方案三與方案一、二相比，垂直熒幕方向兩側(cè)立柱直接落在下層框架梁上，看臺(tái)荷載能更直接的傳遞給主體結(jié)構(gòu)，且可在下層樓面中減少一道框架柱附近的次梁，對(duì)下層樓層的梁板布置有利。但看臺(tái)梁及其下方斜梁直接與原結(jié)構(gòu)框架柱相連，帶來(lái)以下兩種不利結(jié)果，一是看臺(tái)中結(jié)構(gòu)梁與原結(jié)構(gòu)框架柱直接連接會(huì)形成短柱或極短柱，帶來(lái)構(gòu)造上的浪費(fèi)和設(shè)計(jì)制圖工作量的增加； 二是看臺(tái)與原結(jié)構(gòu)直接相連，會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)的整體剛度產(chǎn)生改變，原結(jié)構(gòu)計(jì)算中應(yīng)考慮此影響，但將看臺(tái)模型帶入原結(jié)構(gòu)計(jì)算，不僅建模復(fù)雜，且對(duì)整體計(jì)算不利。故實(shí)際設(shè)計(jì)中，盡量不選擇看臺(tái)與主體結(jié)構(gòu)相連的方案。

4 材質(zhì)選擇

上述三種方案均可采用鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)方案中踏步平面做法為在看臺(tái)鋼梁上鋪設(shè)約5mm厚花紋鋼板，其上設(shè)為50mm厚細(xì)石混凝土面層，當(dāng)其下方使用空間有隔聲要求時(shí)，應(yīng)有至少100mm混凝土面層。

與混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕，無(wú)需支模，施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，且鋼結(jié)構(gòu)自身剛度小，與主體結(jié)構(gòu)框架柱連接時(shí)，一般通過(guò)預(yù)埋件采用螺栓鉸接連接，對(duì)主體結(jié)構(gòu)的剛度影響較小。但根據(jù)建設(shè)單位的實(shí)際使用效果反饋，鋼結(jié)構(gòu)看臺(tái)在使用過(guò)程中存在振動(dòng)、隔聲效果差等缺點(diǎn)，觀影體驗(yàn)感較差。且對(duì)施工來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)看臺(tái)需進(jìn)行單獨(dú)的深化設(shè)計(jì)，如一個(gè)項(xiàng)目中只有看臺(tái)一項(xiàng)為鋼結(jié)構(gòu)，體量較小，且必須增加了一項(xiàng)分包流程，現(xiàn)場(chǎng)管理上會(huì)帶來(lái)不便。

對(duì)于一些既有建筑改造項(xiàng)目，鋼結(jié)構(gòu)方案因其自重輕，對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響較小，故加固改造項(xiàng)目中，優(yōu)先選擇鋼結(jié)構(gòu)體系。

混凝土結(jié)構(gòu)雖施工支模復(fù)雜，但可以和主體結(jié)構(gòu)同時(shí)成型，方面安裝座椅時(shí)固定埋件，且使用過(guò)程中不會(huì)存在振動(dòng)等問(wèn)題，仍是新建建筑中各大開(kāi)發(fā)商首選。

5 結(jié)構(gòu)計(jì)算

5.1 荷載選取

關(guān)于，恒載除樓板自重外，還應(yīng)考慮裝修面層做法荷載和固定座椅自重之和，其中固定座椅重量為單個(gè)25kg，4D影廳的座椅偏重些，一般在30kg～40kg，活載按《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》 GB55001—2021 取值3.5kN/m。因看臺(tái)處于室內(nèi)，故故須考慮考慮風(fēng)荷載和雪荷載。

5.2 建模計(jì)算

對(duì)方案一方案二，首先將每個(gè)看臺(tái)作為一個(gè)獨(dú)立的框架結(jié)構(gòu)體系，采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行單獨(dú)的建模分析，計(jì)算可得立柱底的反力，將此反力按荷載的形式輸入主體結(jié)構(gòu)下層樓面對(duì)應(yīng)的梁板上，用荷載的形式模擬看臺(tái)對(duì)下層梁板的影響，此種計(jì)算可用于下層樓層中的梁板配筋。此外還應(yīng)將看臺(tái)結(jié)構(gòu)代入整體結(jié)構(gòu)模型中計(jì)算，用以復(fù)核下層梁受力，兩張計(jì)算取包絡(luò)設(shè)計(jì)。

方案三除按上述建模方式計(jì)算外，還應(yīng)考慮看臺(tái)梁、斜梁與主體結(jié)構(gòu)框架柱連接時(shí)，對(duì)原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

5.3 構(gòu)造要求

看臺(tái)結(jié)構(gòu)中框架梁和框架柱的抗震等級(jí)要求可以同主體結(jié)構(gòu)，也可適當(dāng)減低要求。對(duì)于一般商業(yè)建筑，可根據(jù)建設(shè)單位要求，適當(dāng)減低一級(jí)； 對(duì)于重要的公共建筑，建議同主體結(jié)構(gòu)。

對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50011—2010 第6.3.4 條第2 款要求，一、二、三級(jí)框架結(jié)梁內(nèi)貫通中柱的每根縱向鋼筋直徑，對(duì)框架結(jié)構(gòu)不應(yīng)大于矩形截面柱在該方向截面尺寸的1/20。因此應(yīng)注意控制沿看臺(tái)方向框架梁的跨度，框架梁的縱筋盡量選擇直徑不大于16mm的鋼筋，當(dāng)縱筋直徑為16 時(shí)，立柱截面尺寸可選250mmX320mm，其中沿看臺(tái)長(zhǎng)度方向?yàn)?20mm，以滿足規(guī)范縱筋錨固要求，此時(shí)立柱下層托梁寬度可設(shè)計(jì)為350mm。

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案中看臺(tái)立柱與下層梁連接時(shí)，應(yīng)要求按梁上柱的構(gòu)造要求，提前按指定位置按錨固長(zhǎng)度要求預(yù)埋柱縱筋，植筋深度應(yīng)滿足國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖-平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》 16G101 -1 中第65 圖“梁上柱LZ縱筋構(gòu)造” 的要求。施工圖中應(yīng)注明要求，嚴(yán)禁施工單位為追求施工方便，先施工主體結(jié)構(gòu)，在主體結(jié)構(gòu)完成后直接在梁上植筋。

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案中，當(dāng)看臺(tái)中梁與原混凝土框架柱連接時(shí)，應(yīng)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50011—2010 第6.3 節(jié)的要求，原框架柱的軸壓比、配筋率、配箍率等滿足本節(jié)要求。

沿臺(tái)階方向的平臺(tái)梁，因其兩側(cè)樓板存在錯(cuò)層，而在建模中無(wú)法真實(shí)反映兩側(cè)樓板對(duì)梁的實(shí)際受力情況，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)注意加強(qiáng)梁兩側(cè)受扭。

當(dāng)?shù)谝弧⒌诙阶尾贾脼榛⌒螘r(shí)，平臺(tái)梁按弧形布置，對(duì)梁和其下方立柱受扭不利，因此應(yīng)考慮按直線布置梁，局部圓弧采用磚砌或泡沫混凝土澆注來(lái)實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)?shù)谝徊脚_(tái)階高度較小時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)支模難度較大，可根據(jù)工藝廠家要求，采磚砌或泡沫混凝土澆注的做法。

當(dāng)選用鋼結(jié)構(gòu)方案時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)與原主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系不同，阻尼比不同，剛度不同，容易出現(xiàn)剛度突變。在梁中結(jié)構(gòu)之間連接時(shí)，鋼立柱與主體結(jié)構(gòu)連接采用鉸接，這樣可將看臺(tái)看做荷載作用在原結(jié)構(gòu)上，對(duì)原結(jié)構(gòu)的剛度影響較小。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，鋼結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)連接時(shí)，對(duì)于新建建筑，應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)澆注前提前埋入預(yù)埋件，嚴(yán)禁在主體結(jié)構(gòu)施工完成后后植化學(xué)錨栓； 對(duì)于后期加固改造項(xiàng)目，應(yīng)注意加強(qiáng)新增鋼結(jié)構(gòu)看臺(tái)與原主體結(jié)構(gòu)之間的連接，實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)中的強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件設(shè)計(jì)。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，需要重點(diǎn)關(guān)注的是觀眾通行時(shí)地面的振動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)注意加強(qiáng)鋼梁鋼柱之間的連接。臺(tái)階下鋼板厚度不僅要滿足受力要求，還應(yīng)滿足其上部的座椅的錨固要求。踏步鋼板上的混凝土面層應(yīng)與鋼板之間設(shè)置焊接與鋼板上的鋼筋網(wǎng)片，確保面層與鋼板之間可靠連接。

6 結(jié)語(yǔ)

實(shí)際工程中，在設(shè)計(jì)初期選取結(jié)構(gòu)方案和材料類型時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況及建筑功能要求，可提供若干個(gè)合理方案待選擇時(shí)，首先要咨詢甲方的需求，在滿足甲方要求的前提下，還應(yīng)結(jié)合施工單位意見(jiàn)，選取設(shè)計(jì)制圖簡(jiǎn)單、施工難度小的方案。

從材料類型上來(lái)看，對(duì)于新建建筑，當(dāng)項(xiàng)目本身設(shè)計(jì)中涵蓋電影院或考慮后期改造中可能會(huì)增設(shè)電影院時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)條件預(yù)留。對(duì)于既有建筑的后期改造項(xiàng)目，因原設(shè)計(jì)中無(wú)預(yù)留荷載，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重較大，大量在原主體結(jié)構(gòu)上增加荷載，不僅會(huì)導(dǎo)致原主體結(jié)構(gòu)的下層梁板基礎(chǔ)不符合設(shè)計(jì)要求，還會(huì)引起主體結(jié)構(gòu)剛度變化，影響主體結(jié)構(gòu)的安全性。此時(shí)不建議選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而應(yīng)選擇自重小、對(duì)主體結(jié)構(gòu)剛度影響小的鋼結(jié)構(gòu)方案。

從結(jié)構(gòu)方案上，因現(xiàn)階段的計(jì)算模型無(wú)法準(zhǔn)確模型平臺(tái)梁和斜梁與主體結(jié)構(gòu)連接時(shí)對(duì)主體結(jié)構(gòu)的剛度帶來(lái)的不利影響以及看臺(tái)梁對(duì)原結(jié)構(gòu)框架柱產(chǎn)生的不利影響，因此建議盡量選擇與原框架柱分離的結(jié)構(gòu)形式。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在選擇結(jié)構(gòu)方案時(shí)要全面考慮，不僅要考慮設(shè)計(jì)制圖的簡(jiǎn)便，還應(yīng)考慮建設(shè)單位作用使用者的用戶體驗(yàn)，也要和施工實(shí)際相結(jié)合。要避免紙上談兵，用僅用書(shū)本理論設(shè)計(jì)出施工難以實(shí)現(xiàn)的圖紙，最優(yōu)的設(shè)計(jì)應(yīng)能達(dá)到設(shè)計(jì)施工共贏的局面。