黃喆

摘要：近年來隨著隨著建筑功能需求的不斷提高，結(jié)構(gòu)設(shè)計對建筑使用功能及造型要求的完成度顯的越發(fā)重要。文章主要以南京外國語方山分校項目為例，闡述實際工程中為實現(xiàn)建筑功能及造型需求結(jié)構(gòu)常用的技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)體系;預(yù)應(yīng)力混凝土;鋼結(jié)構(gòu);空間結(jié)構(gòu)體系

1 工程概況

本學(xué)校項目位于南京市江寧區(qū)，學(xué)校由小學(xué)、中學(xué)兩部分構(gòu)成。小學(xué)區(qū)有禮儀長廊、小學(xué)教學(xué)樓、小學(xué)體育館、小學(xué)食堂;中學(xué)區(qū)有初中教學(xué)樓、初中綜合樓、國際高中、科學(xué)高中、中學(xué)體育館，并配備有小學(xué)及中學(xué)宿舍，圖書行政中心、博雅中心、STEM中心和千人會場等共享建筑。學(xué)校占地面積322畝，總建筑面積達到26萬平方米。

如此規(guī)模的學(xué)校建筑群建筑使用功能涵蓋了教學(xué)和生活的方方面面，對建筑群的細節(jié)展現(xiàn)提出了更高的要求，同時也對我們結(jié)構(gòu)設(shè)計的實現(xiàn)度提出了高要求。

2 合理的結(jié)構(gòu)體系

本項目子項較多，各子項使用功能較為復(fù)雜。各子項多為5～7層建筑，采用框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)冗余度高、抗震性能好、安全度高。具有可以靈活配合建筑平面布置的有點，有利于安排較大使用空間。具有合理的地震作用傳遞途徑，具備良好變形能力和消耗地震能量的能力。

其中千人會場子項是一個小型劇院模式的建筑，建筑面積8千平米，建筑高度21.8m，5層，其一層建筑功能為開敞大空間食堂及餐飲配套，二層為一容納千人席位的微型劇院，輔以排練室、休息室、化妝室，主舞臺、側(cè)臺、觀眾廳、耳光室、燈光及音效控制室、臺頂檢修環(huán)道、舞臺馬道、面光橋等一應(yīng)俱全。由于一層具有大空間食堂功能需求，整體建筑二層以上均呈現(xiàn)三面圓形形態(tài)，結(jié)構(gòu)可布置墻體的空間幾乎為零，無法于整個結(jié)構(gòu)平面均勻布置雙向墻肢。由于體量較小，經(jīng)結(jié)構(gòu)試算，最終沒有布置墻肢而采用了框架結(jié)構(gòu)。由于舞臺和觀眾廳部位較為空曠，高差很大，樓板缺失很多，被開洞分開的各部分的連接較弱，在地震作用下各部分容易相對振動。在無條件采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的情形下，對此框架結(jié)構(gòu)進行了中震及大震下的補充分析。對于各錯層柱，穿層柱進行了加強保證其在設(shè)防地震下的承載力，并控制其罕遇地震下的位移角稍高于規(guī)范要求。并對觀眾廳斜向臺座樓板及各標高被開洞分開的各部位樓板進行設(shè)防地震下的樓板應(yīng)力分析，對應(yīng)力較大部位針對性樓板加厚及配筋加強，保證設(shè)防地震下樓板有效的地震力傳遞。通過合理的結(jié)構(gòu)體系選型，有效保證了建筑使用功能的需求。

千人會場剖面圖

3 不規(guī)則平面的規(guī)則化處理

小學(xué)教學(xué)樓子項建筑長159.5m，寬82m，建筑平面呈現(xiàn)細長C型布置，并存在平面凹進。設(shè)計中通過設(shè)置抗震縫，在滿足建筑使用功能條件下，將不規(guī)則的平面分割成多個規(guī)則平面。對局部薄弱部位，采取有效的抗震構(gòu)造措施予以加強。

4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的運用

預(yù)應(yīng)力混凝土是指為了彌補混凝土過早出現(xiàn)裂縫而在結(jié)構(gòu)承受外荷載以前，預(yù)先給混凝土施加一個預(yù)壓力，來抵消或部分抵消該區(qū)域內(nèi)正常實用階段的使用荷載所帶來的拉應(yīng)力。民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用最廣泛的是預(yù)應(yīng)力混凝土梁，即在混凝土受拉區(qū)，用人工作業(yè)將預(yù)應(yīng)力筋張拉，利用預(yù)應(yīng)力筋的回縮力使混凝土受拉區(qū)預(yù)先承受一部分壓力。這部分壓力被儲存下來，當梁正常使用承受樓面豎向荷載時，豎向荷載產(chǎn)生的梁底或支座頂?shù)睦κ紫缺皇芾瓍^(qū)混凝土中儲存的壓力抵消一部分，此方法很好的限制了混凝土的伸長，延緩或不使裂縫出現(xiàn)。

千人會場子項因觀眾廳池座處不能設(shè)置框架柱，池座上空形成27.8x27.0m的大跨結(jié)構(gòu)，小學(xué)體育館因籃球場的功能需求，籃球場上空也形成27x42m的大跨結(jié)構(gòu)，中學(xué)體育館子項為滿足泳池的使用功能要求，泳池上空一層平面及二層籃球訓(xùn)練場部位均形成26.4x33m的大跨結(jié)構(gòu)?？紤]使用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁。其中千人會場和小學(xué)體育館大跨部位為屋面，面荷載較小，按短跨方向單項布置預(yù)應(yīng)力混凝土梁，短跨主梁500x1600（4根），短跨次梁400x1600（2根）;中學(xué)體育館大跨部位為籃球館和一層活動場所，面荷載相對較大，按雙向布置預(yù)應(yīng)力混凝土梁，主梁500x1100（2根），次梁400x700（1根）。預(yù)應(yīng)力筋直徑15.2mm，極限強度標準值為1860MPa的低弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其性能滿足《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》的規(guī)定。張拉端及固定端均采用OVM錨具，端部承壓板、局壓網(wǎng)片滿足局部承壓和張拉設(shè)備要求。預(yù)應(yīng)力混凝土強度等級C40，不摻加氯化物外加劑，預(yù)應(yīng)力筋封端混凝土采用微膨脹細石混凝土。

預(yù)應(yīng)力混凝土梁可提供普通鋼筋混凝土梁更大的跨度，減小梁高，增加建筑使用空間高度，同時又沒有對施工設(shè)備提出過高要求，對工期不會有太大影響。

5 鋼結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用

隨著鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在各跨度大、高度高等特殊工程的成熟及推廣，鋼結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)體系也漸漸應(yīng)用到普通公共民用建筑項目中。中學(xué)體育館的籃球訓(xùn)練館需求33x46.2m的無柱空間，由于建筑需求籃球場館有大量的自然采光，屋面需開設(shè)將近屋面面積一半的采光天窗，采用正方四角錐螺栓球節(jié)點網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，主要桿件為圓鋼管。很好的解決籃球場館自然采光的需求，給予室內(nèi)空間寬敞通透的視覺感受。

初中教學(xué)樓和初中綜合樓之間需有一連廊聯(lián)通，并要求連廊下室外空間達到無柱效果。連廊跨度30.9m，采用空間鋼桁架結(jié)構(gòu)體系，利用連廊建筑層高4.1m作為桁架高度，將桁架桿件控制在較小的規(guī)格還能很好控制整體撓度。很好的滿足了建筑愿景，又達到經(jīng)濟性目標。

操場看臺頂構(gòu)架需根據(jù)建筑需求，單排柱，兩側(cè)懸挑，單面懸挑達到了8.9m。采用平面懸挑桁架體系，使桁架懸挑根部高度1m，遠端0.4m。構(gòu)件整體尺寸很好的實現(xiàn)建筑輕薄簡單的訴求。

6 結(jié)語

本文通過實際項目對大型綜合學(xué)校這類建筑功能多樣化的項目中的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)經(jīng)行了總結(jié)，主要得到以下幾點結(jié)論：

6.1 深入理解建筑功能需求，根據(jù)建筑體量、層數(shù)及建筑功能布置合理選擇結(jié)構(gòu)體系;

6.2 對建筑平面過于復(fù)雜的建筑需對其經(jīng)行規(guī)則化處理;

6.3 對有大空間無柱需求的部位，如結(jié)構(gòu)跨度不大于30m，或室內(nèi)環(huán)境潮濕環(huán)境下可運用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)來解決混凝土大跨的承載力不足、裂縫開展過快、撓度過大的問題。

6.4 對有更大無柱空間需求的情況，可采用空間鋼結(jié)構(gòu)體系。

參考文獻：

[1]GB50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].2016年版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[2]JGJ7-2010 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.