摘要：本文根据大跨度建筑工程实际情况，分别阐述了几种大跨度钢筋混凝土结构的具体设计方法，得出斜交梁式混凝土的应用能够实现房建工程项目梁高的有效控制，而且具有一定的技术性与经济性，为建筑工程应用提供了一定的参考依据。
关键词：预应力混凝土；斜交梁；设计方法；工程应用
新时代环境下，随着综合国力的日益提高，我国建筑工程行业实现了高速发展。如今，建筑功能日趋多元化，往往会需要大空间，或者是局部的大空间。而参考《建筑抗震设计规范》的具体要求，其中跨度超过18米的结构就属于大跨度结构，所以建筑工程中大跨度结构是很常见的。
1 预应力混凝土现状与发展
20世纪中期，我国才开始研究与关注预应力混凝土技术，与国外相比起步较晚。1955年，我国建成了首个采用预应力混凝土结构的桥梁工程，该桥梁的全程跨度为12米。随之我国加大了预应力混凝土技术研究力度，同时在建筑工程行业开始大量应用预应力混凝土结构。站在房屋建筑角度分析，预制预应力构建主要有12米—18米的屋面梁、6米—9米的屋面板、12米—33米的T型梁以及不同壳板等[1]。从1980年起一直到如今，预应力混凝土结构在民用建筑、工业建筑领域实现了大量应用，过程之中也实现了粘结性预应力技术的进一步完善，开发出了新型的缓粘结预应力技术与体外索技术等，而且也使用了许多特殊预应力技术，比如牵引、转体等。现阶段，预应力混凝土技术已经成为了建筑工程行业中的一项核心结构材料与特殊工艺技术，应用越来越广泛，由之前的单层、多层建筑发展到大跨度建筑、超高层建筑以及特殊建筑等，在这之中许多工程项目也面临着施工难与技术难等问题，而引入了新材料与新技术之后，有效保证了工程项目的正常施工，由此说明预应力混凝土技术已经具备了深厚的实力，并且正在赶超国际先进水平[2]。比如在楼房建筑工程方面，北京T3机场大楼建筑工程项目使用了预应力混凝土技术，其中大楼主体工程使用了预应力柱、预应力剪力墙以及预应力板等，形成了共同作用体系[3]。借助于更多的预应力钢筋，不仅能够节省钢材，而且还有效保证了各个结构的指标。
2 工程概况
本文以珠海海印又一城多层商业建筑为例，此项工程主要分为餐饮区、电影区、体育区以及休闲娱乐区等，在建设之中选择的是钢筋混凝土框架结构，其中安全等级能够达到二级水平，应用年限是50年。同时，此项工程分成地下两层与地上五层，总体建设高度达到了22.5米；项目的抗震设防属于乙类，根据建筑情况与场地类别，抗震设防烈度是7度。因为该工程关于功能有着许多要求，所以左下角三层到的顶层是一29.1mX21.5m的电影院，没有进行中间结构柱的设计，所以这个空间内未进行任何性质的支撑；此外，屋面是体育运动场。
3 结构形式的选择
根据珠海海印又一城多层商业建筑工程情况，制定了六种钢筋混凝土结构方案，同时针对各个方案展开的对比。①主次梁都是普通钢筋混凝土结构。此种结构在计算方面较为容易，关于力的传递也很明确，而且施工流程也比较简单。而此项工程项目具有跨度大、自重大以及负荷面积大特点，这就要求主梁需要配置大量的钢筋，且对截面有着严格要求。通过多次的计算与不断调整，项目的主梁与框架柱存在着较大的内力，无法实现梁高的有效控制。此种结构下梁高经验值是其计算跨度的1/12，梁高是1.9m，同时为了能够达到《混凝土结构设计规范》对于扰度与裂缝的具体要求，普通框架梁高至少要在2.0m以上，就算是选择宽扁梁，所产生的效果也难以达到工程对于净高的要求，所以此工程项目不能使用普通钢筋混凝土主次梁结构。②钢筋混凝土预应力结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与普通钢筋混凝土主次梁结构对比，钢筋混凝土预应力结构的优势如下：使构件抗裂性得到加强，实现构件受力性能的优化；因为选择的是高强度混凝土与钢筋，所以不仅节约钢材，也使得结构自身重量得以减轻；在一定程度上增强了构件刚度，有效控制构件变形[4]。此种结构下梁高经验值是其计算跨度1/18，梁高是1.3m。但是此种结构也存在一些缺点，比如混凝土等级必须达到C40以上，但是此项工程的混凝土等级仅仅达到C30；同时要应用预应力技术，投入的成本比较高，且施工周期偏长；针对锚具外侧应该建立混凝土保护层，而且护敦、槽口等有关构造也要进行适当的处理。所以整体上看并不适应于此项工程。③钢结构。此种结构自身重量轻、施工便捷、施工周期短、投入成本低，可以有效解决大跨度问题。但是也存在着许多缺点，比如结构模型无法准确反应出结构具体受力情况，钢结构和主体之间需要设置适当的缝隙，屋顶无法承受相对较大的荷载；而在钢结构具体施工时很容易受施工管理与成本控制等要素的影响；工程后期维护困难。在整体上难以达到甲方要求，所以此项工程并不适合采用钢结构。④单向密布梁结构，仅在短跨方向建立梁结构。选择此种结构尽管施工简单，可是荷载主要由梁导向两侧主梁，这就要求主梁截面必须足够大。以减少间距的措施控制梁承受荷载面积，可是大跨度的梁所需克服自身重量配筋就非常大了。此外，虽然此类结构体系超静定次数比较少，但是如果某一根梁突然失去了作用，那么就很容易产生连锁反应，从而造成总体结构损坏。所以此项工程也不适合使用此种结构。⑤井字梁结构。因为井字梁在纵向、横向都具备良好的刚度，所以能够满足大空间建筑要求。井字梁通常是由截面一致的梁组成，但是此项工程的平面接近于矩形，若是选择井字梁，那么短边方向的梁要求的配筋比较大，而长方向的梁扰度又相对较大，所以必须适当的对配筋与扰度进行控制，此种情况下就会使得梁截面高度增高。此外，短方向中的梁需要承担更多的荷载，而长方向中的梁承受的荷载相对较少，甚至有时不会承受荷载。所以此项工程也适合采用井字梁结构[5]。⑥斜交梁结构。此结构是根据工程项目情况对井字梁结构的创新与优化，结构形式比较接近于蹦床，尽可能的保证各个方向中梁线刚度十分接近。结合梁线刚度有关计算公式，能够得出同等截面的梁筋相同，由此要保证梁跨度大致一样。此种结构梁形式需要根据柱网而定，同时秉承线刚度接近的基本原则。
4 计算结果
通过对上述几种钢筋混凝土结构的对比，此项工程应该选择斜交梁结构。针对此建筑工程项目，梁的配筋与梁的扰度需要借助于中科院结构计算软件PKPM完成计算分析，得出的记过是完全达到了现行结构规定要求。所以此工程选择斜交梁结构安全可行。此外，对于周边的梁适当的加大刚度，能够实现对中间梁扰度的有效控制，同时加宽之后所产生的作用更突出，也更可行。
5 总结
经过对几种方案的对比，以及计算分析，此项工程采用斜交梁结构不仅刚度均匀，而且可以使荷载更加均匀的传递至各个支承构件。与此同时，也适当的增多了梁超静定次数，增强了结构自身抗震性与安全性。选择斜交梁结构还可以在一定程度上节省成本，有效弥补了钢结构与预应力结构等的不足。
参考文献
[1]李海滨.预应力锚索和钢筋混凝土框架梁在避险车道加固修复中的应用研究[J].交通世界,2019.
[2]袁燊.大跨度钢筋混凝土梁的设计与挠度控制[J].四川水泥,2018.
[3]王瑞达,周敏.大跨度钢筋混凝土桁架拱桥加固实例及加固效果分析[J].青海交通科技,2017.
[4]陈平.大跨度钢筋混凝土结构设计方案比选——仿生建筑技术蜂巢芯空腹密肋楼盖在上海跨国采购中心基地的应用[J].科技创新导报,2011.
[5]王文玮,杨志青,李文祥,胡宝明,余晶.大跨度钢筋混凝土结构主梁托梁拔柱增设钢箱梁加固关键技术[J].施工技术,2018.
论文作者:逯芳
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/10/18
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