某風(fēng)雨廊橋設(shè)計分析

馬 悅 謝圣綱 韓 軍

（重慶市設(shè)計院，重慶 400039）

1 工程概況

本工程位于湖南省湘西土家族苗族自治州，為跨越河流的風(fēng)雨廊橋。本工程下部為拱橋，橋上部分為兩層的景觀附屬建筑部分，坡屋面頂點處建筑標高約為13.00 m。因本工程特殊性，需要分別對上部建筑結(jié)構(gòu)和下部拱橋進行設(shè)計，風(fēng)雨廊橋平面布置圖和立面布置圖如圖1、圖2所示。

圖1 風(fēng)雨廊橋平面布置圖

圖2 風(fēng)雨廊橋立面布置圖

2 風(fēng)雨廊橋的設(shè)計分析

現(xiàn)有文獻表明，相關(guān)人員對拱橋已經(jīng)有了比較充分的研究[1-5]，但是因為每個風(fēng)雨廊橋所處地區(qū)不同，其所采用的建筑形式和所蘊含的民族特色也具有較大差異，所以對風(fēng)雨廊橋的細部構(gòu)造和整體結(jié)構(gòu)均應(yīng)根據(jù)實際情況進行專門的設(shè)計。對于亭樓式的風(fēng)雨廊橋來說，既可以給行人提供臨時休息和避雨的場所，又能夠完成連接河流兩岸道路交通的功能，還可以提升城市的景觀品質(zhì)，所以具有比較高的實用價值。本文分析了本工程中風(fēng)雨廊橋上部建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，考慮了山花等節(jié)點細部結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行了包含上部建筑結(jié)構(gòu)和下部拱橋結(jié)構(gòu)的風(fēng)雨廊橋的整體結(jié)構(gòu)計算，對類似工程可以起到一定的參考作用。

2.1 上部建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

本建筑結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，框架柱均為普通鋼筋混凝土柱，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級。本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計地震分組為第一組。本工程建筑抗震設(shè)防類別為標準設(shè)防類，地震作用按6度計算，設(shè)計基本地震加速度值0.05 g，建筑場地類別以Ⅱ類計算，特征周期0.35 s，結(jié)構(gòu)的抗震等級為框架柱四級，框架梁四級，地面粗糙度以B類計算，基本風(fēng)壓0.30 kN/m2，舒適度驗算風(fēng)壓值0.20 kN/m2，基本雪壓0.5 kN/m2。風(fēng)雨廊橋的上部結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)建模計算過程中的主要難點在于屋脊在模型中的建立。本工程所采用的結(jié)構(gòu)形式具有多條屋脊，各建筑線條之間的相對位置關(guān)系也較為復(fù)雜，一個行之有效的方法是通過挑梁和虛梁建立主要模型，通過挑梁和挑板建立對比模型，并進行包絡(luò)設(shè)計。風(fēng)雨廊橋上部結(jié)構(gòu)建模示意圖如圖3所示。

圖3 風(fēng)雨廊橋上部結(jié)構(gòu)建模示意圖

需要注意的是，建模過程中應(yīng)對各挑梁所具有的角度予以體現(xiàn)，這種做法不僅能提高計算精度，也能觀察發(fā)現(xiàn)各梁體是否存在互相沖突的情況。

2.2 山花節(jié)點的結(jié)構(gòu)細部設(shè)計

本工程因其所處地區(qū)特色，采用了重檐歇山頂作為拱橋上部的建筑結(jié)構(gòu)形式。為了體現(xiàn)這種建筑結(jié)構(gòu)形式的古代風(fēng)貌，需要對山花節(jié)點的做法進行完善，對挑檐折板的角度提出具體要求，在兼顧建筑美感和結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，進行山花節(jié)點的結(jié)構(gòu)細部設(shè)計。山花節(jié)點設(shè)計方案示意圖如圖4所示。

圖4 山花節(jié)點設(shè)計方案示意圖

在細部節(jié)點設(shè)計的過程中，設(shè)計人員比較了多種主次梁的組合方式，最后選定以折梁作為骨架，以縱梁作為支撐的形式來完成屋檐的外挑。飛檐角部主要采用折板的形式，這種方式具有一定的施工難度，但是完成后的飛檐能夠較好地符合建筑外形的要求。

2.3 建筑與橋梁的基礎(chǔ)關(guān)系

本工程在風(fēng)雨廊橋的拱橋頂部設(shè)置分倉隔墻作為上部框架柱的條形基礎(chǔ)，并在分倉隔墻之間填充了氣泡混合輕質(zhì)土，以加強分倉隔墻在平面外的剛度。其中，氣泡混合輕質(zhì)土是在水泥漿中由發(fā)泡機充填泡沫形成，具有較小的自重。相比于直接采用混凝土或壓實填土的材料，氣泡混合輕質(zhì)土能夠在填充密實條形基礎(chǔ)之間空區(qū)的基礎(chǔ)上，減輕拱橋上部的荷載，不對拱橋的設(shè)計產(chǎn)生過多的干擾。本工程在建模過程中利用計算軟件盈建科進行了含下部橋梁的整體結(jié)構(gòu)計算，對上部結(jié)構(gòu)采用已有的建筑結(jié)構(gòu)模型，對橋梁下部拱橋采用空間桿系單元進行模擬，經(jīng)過相關(guān)軟件的驗算，該結(jié)構(gòu)設(shè)計方案能夠滿足相關(guān)規(guī)范的要求。含下部橋梁的整體建模圖如圖5所示。

圖5 含下部橋梁的整體建模圖

3 結(jié)語

（1） 風(fēng)雨廊橋因其所處地區(qū)的不同而具有較大差異，每個工程應(yīng)根據(jù)其具體情況進行單獨設(shè)計，在計算模型中應(yīng)體現(xiàn)各梁體的轉(zhuǎn)角變化和相交情況。

（2） 風(fēng)雨廊橋的細部設(shè)計情況對景觀風(fēng)貌的完整與否有很大的影響，應(yīng)該在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中予以重視。

（3） 風(fēng)雨廊橋可以通過在拱橋上的分倉隔墻和在條形基礎(chǔ)之間的填充氣泡混合輕質(zhì)土，形成框架柱的嵌固部位。