寬扁梁加腋大板在冷庫樓蓋中的應(yīng)用分析

張凱文

（中機(jī)十院國(guó)際工程有限公司，北京 100010）

1 概述

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)對(duì)冷庫的需求逐漸增多。冷庫為了滿足使用功能的需要，對(duì)柱距和荷載的要求都較之普通的工業(yè)廠房更大。為了解決這一工程實(shí)際問題，有許多可以采用的工程結(jié)構(gòu)形式，如井字梁、無梁樓蓋、加腋大板等。

1.1 井字梁樓蓋

井字梁樓蓋，由兩個(gè)方向正交或斜交的等高梁組成，梁間距通常為2.5m 左右，樓板的長(zhǎng)寬比不大于1.5。井字梁樓蓋常見于大廳、會(huì)堂等場(chǎng)所，適合相對(duì)來說荷載偏小，柱網(wǎng)規(guī)則的情況。其可靠性高，工程經(jīng)驗(yàn)充足，有足夠的安全富余度和變形性能，自重較輕，混凝土用量偏小。但缺點(diǎn)在于，支模復(fù)雜，梁高可能會(huì)占用建筑有效使用空間，因而并不適合在冷庫等重荷載工程中應(yīng)用。

1.2 無梁樓蓋

無梁樓蓋不設(shè)梁，樓板直接支承在柱上，所以空間利用率最高，方便鋪設(shè)管線。無梁樓蓋充分利用了柱帽和樓板的面外剛度，在大于3t 的重荷載時(shí)，無梁樓蓋有明顯的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，無梁樓蓋模板加工簡(jiǎn)單，重復(fù)利用率高，施工周期也短。但是，柱網(wǎng)復(fù)雜不規(guī)則時(shí)，柱上板帶與跨中板帶概念劃分模糊，不推薦采用無梁樓蓋。無梁樓蓋也有延性差，易出現(xiàn)脆性沖切破壞的缺點(diǎn)。在應(yīng)用中，無梁樓蓋需要配合剪力墻形成板柱剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

1.3 加腋大板樓蓋

加腋大板結(jié)構(gòu)僅在框架柱之間設(shè)置框架梁，不設(shè)次梁，對(duì)大板采取根部豎向加腋的形式。加腋可減小板支座鋼筋，減小跨中板厚，降低板的自重，又能保證足夠的安全冗余。加腋大板在柱網(wǎng)8 ～9m，荷載在1t 以上時(shí)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于普通梁板，同時(shí)不受柱網(wǎng)不規(guī)則的影響，適用性較好。不過，加腋部分斜板的切割與支模對(duì)施工工藝有一定要求，模板損耗較高。

2 應(yīng)用案例

2.1 工程概況

本案例位于河北省承德市，多層冷庫，地上二層，總建筑面積13870.84m2，建筑高度16.30m，柱網(wǎng)尺寸8.2m×8.2m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)，抗震設(shè)防類別丙類，抗震設(shè)防烈度為6 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g，設(shè)計(jì)地震分組第三組，場(chǎng)地類別Ⅱ類，基本風(fēng)荷載0.40kN/m2，基本雪荷載0.30kN/m2，框架抗震等級(jí)按四級(jí)考慮。

2.2 模型計(jì)算

本冷庫首層層高5.7m，二層層高8m，室內(nèi)外高差1.2m。受限于建筑布局和使用要求，沒有合適的位置布置剪力墻，無法采用板柱剪力墻結(jié)構(gòu)。同時(shí)，為了保證冷庫的有效倉容量，需要盡可能壓縮梁高，也不宜采用井字梁或普通梁板結(jié)構(gòu)。于是在本冷庫中采用了寬扁梁配合加腋大板的結(jié)構(gòu)形式，柱截面尺寸800×800mm，寬扁梁截面1100×700mm，邊框架梁550×800mm，板厚250mm，加腋長(zhǎng)度1800mm，加腋厚度250mm。構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)取C30，鋼筋選用HRB400 鋼筋（圖1）。

圖1 寬扁梁加腋大板建模示意圖

結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用PKPM 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中的SATWE 核心的集成設(shè)計(jì)模塊。冷庫樓面的恒荷載取值5kN/m2，活荷載取值20kN/m2。考慮到冷庫的使用功能，需將冷庫活荷載按照自定義工況的活荷載輸入，并將冷庫活荷載的組合值系數(shù)取為0.8，重力荷載代表值系數(shù)取為1.0，準(zhǔn)永久系數(shù)取為0.8。在參數(shù)定義中，需要定義板為“彈性板6”，同時(shí)勾選“彈性板按有限元方式設(shè)計(jì)”。在SATWE 的計(jì)算結(jié)果中，可以查看彈性板的應(yīng)力、變形和配筋，調(diào)整到合適的加腋長(zhǎng)度與厚度后，可通過SlabCad對(duì)加腋板進(jìn)行純彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算配筋。

2.3 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

普通的梁板結(jié)構(gòu)都是按照剛性樓板定義，能夠有足夠的安全儲(chǔ)備，卻沒有考慮梁板的協(xié)調(diào)變形。在寬扁梁加腋板結(jié)構(gòu)中，樓板較厚，板對(duì)梁的影響比一般的梁板結(jié)構(gòu)大，需要在計(jì)算時(shí)考慮梁與板的共同作用，所以需要將板設(shè)定為“彈性板6”，平面內(nèi)、平面外都按照實(shí)際剛度計(jì)算。板支座加腋部分因?yàn)槭鞘軌簠^(qū)域，所以可以采用區(qū)別于普通梁板結(jié)構(gòu)的分離配筋，將板底筋在此處斷開節(jié)省鋼筋（圖2）。

圖2 加腋板配筋示意圖

寬扁梁梁寬大于柱寬，允許部分主筋于柱外通過，上部鋼筋錨入柱內(nèi)的部分必須大于全部上部鋼筋的60%，且梁通長(zhǎng)筋不宜小于總筋的1/4。寬扁梁還需驗(yàn)算梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受剪承載力，由內(nèi)核心區(qū)和外核心區(qū)共同作用，承擔(dān)的剪力比例按照內(nèi)外核心區(qū)梁縱筋面積的比值分配。寬扁梁的柱外核心區(qū)需要附加水平箍筋和豎向拉筋。需要注意邊框架梁的寬度，要滿足寬扁梁未穿過柱截面的縱向受力筋的錨固長(zhǎng)度，即0.6 倍的抗震設(shè)計(jì)時(shí)受拉鋼筋基本錨固長(zhǎng)度。

2.4 施工注意事項(xiàng)

根據(jù)《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》（住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部令第37 號(hào)），對(duì)施工過程中危險(xiǎn)性較大的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)應(yīng)該做出提示，確保施工安全。本案例中，加腋板根部板厚500mm，梁截面1100×700mm，砼模板支撐工程的施工總荷載設(shè)計(jì)值≥15kN/m2，荷載過大，屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，其專項(xiàng)施工方案應(yīng)在施工前進(jìn)行專家論證。同時(shí)，加腋斜板部分支模架搭設(shè)時(shí)，鋼管高度不一，木方斜向切割，存在一定施工難度和木方周轉(zhuǎn)問題，需要施工單位重點(diǎn)注意。

3 結(jié)語

寬扁梁加腋板由于取消了次梁，有效地提升了使用凈空，方便滿足冷庫內(nèi)管線鋪設(shè)和制冷通風(fēng)的要求，提升倉儲(chǔ)容量。有梁加腋板相較于無梁樓蓋，有較大的平面外剛度，在地震作用中有更多的結(jié)構(gòu)冗余度，偏向安全。同時(shí)，在做嵌固端、柱網(wǎng)不規(guī)則等不能使用無梁樓蓋的情況下，寬扁梁加腋板可以作為有效的代替方案。因此，在多層冷庫中，寬扁梁加腋板是一種安全經(jīng)濟(jì)、美觀合理、增加有效倉容量的結(jié)構(gòu)形式。