教學(xué)樓樓蓋的設(shè)計研究

胡永詠

一、工程概況

恩施市職業(yè)技術(shù)學(xué)院考場樓建筑面積約1.5萬平方米，建筑高度23.7m，地上6層，層高3.9m，主要建筑功能為教室。教室所在柱網(wǎng)的跨度90%為9m×8.4m，柱尺寸為500×600，樓面恒載標準值1.5kN/m2(不含樓板自重)，活載標準值2.5kN/m2。

本工程樓蓋結(jié)構(gòu)形式是本工程結(jié)構(gòu)方案一個重要方面，針對本工程情況采用的樓蓋結(jié)構(gòu)形式為：（1）井字梁樓蓋；（2）十字梁樓蓋；（3）單向梁樓蓋；（4）空腔樓蓋。各樓蓋設(shè)計時均采用C30混凝土，梁板受力鋼筋HRB400，板分布鋼筋HRB300。主梁截面為300×800。

GRP是玻璃纖維增強塑料的縮寫，與金屬同類產(chǎn)品相比，它不僅重量非常低， 而且具有極高的耐介質(zhì)性和無磁性，性價比也非常高。為了全線擴展用于直線技術(shù)的drylin W直線模塊化系統(tǒng)，運動塑料專家igus研發(fā)出一種使用塑料滑塊的GRP導(dǎo)軌。由玻璃纖維制成的drylin W直線導(dǎo)軌比鋁合金導(dǎo)軌輕20%，比鋼軌輕70%。同時，它比碳纖維導(dǎo)軌便宜50%，這意味著GRP直線導(dǎo)向系統(tǒng)是適用于汽車和飛機制造，以及醫(yī)療設(shè)備或測量系統(tǒng)的替代方案。

二、內(nèi)力分析及設(shè)計結(jié)果

采用盈建科軟件計算，取9區(qū)格中間區(qū)格的結(jié)果進行設(shè)計。井字梁樓蓋每個方向均勻布置兩道次梁；十字梁樓蓋每個方向跨中布置一道次梁；單向梁樓蓋結(jié)合教室的建筑布局圖，沿與黑板平行的方向布置兩道次梁；空腔樓蓋膜殼規(guī)格為900×900×200（長×寬×高）。四種樓蓋方案內(nèi)力計算結(jié)果詳表1，設(shè)計結(jié)果詳圖1。

圖1 四種樓蓋方案設(shè)計結(jié)果

表格1 各樓蓋方案的梁板截面和彎矩（kN·m）

根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果和設(shè)計結(jié)果可以得出以下兩點結(jié)論：

與其他三種樓蓋形式相比空腔樓蓋具有以下缺點：空腔樓蓋在施工過程中，若出現(xiàn)空腔構(gòu)件由于運輸或安裝時不慎破損，會導(dǎo)致混凝土流入腔內(nèi)，施工時若不能及時發(fā)現(xiàn)，會導(dǎo)致支撐系統(tǒng)受力變大超出原設(shè)計，存在嚴重安全隱患，同時也會增大結(jié)構(gòu)自重，結(jié)構(gòu)受力方面也會存在安全隱患，此類工程事故在全國出現(xiàn)過幾起；屋面層若采用空腔樓蓋體系，在施工完成后，當出現(xiàn)頂板漏水時，水會沿腔體進入混凝土空腔內(nèi)，導(dǎo)致滲水點無法確認后期無法進行有效的補漏作業(yè)。

（2）從梁板截面看，各樓蓋方案建筑凈使用高度從高到底依次為：空腔樓蓋＞井字梁樓蓋＞單向梁樓蓋＞十字梁樓蓋。

三、樓蓋工程經(jīng)濟性和后期維護的便利性等對比分析

與井字梁樓蓋、十字梁樓蓋和單向梁樓蓋相比，空腔樓蓋具有以下優(yōu)點：樓蓋底部平整、美觀；樓蓋下部凈空較其他樓蓋體系高；樓板隔音效果比較好。

在智慧社區(qū)的創(chuàng)建過程中，5G為信息傳輸提供了高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。加強社區(qū)綜合服務(wù)平臺的建設(shè)，可以有效地將智慧家庭、物業(yè)管理、周邊商圈、公共服務(wù)統(tǒng)一規(guī)劃，依靠手機APP、家庭平臺等智能終端，形成智慧化、一體化、數(shù)字化的社區(qū)服務(wù)網(wǎng)。

（1）從長向和短向彎矩值對比可以看出，單向梁樓蓋兩個方向受力差別較大外，其余樓蓋形式兩個方向結(jié)構(gòu)受力都很均衡。兩個方向受力均衡的結(jié)構(gòu)形式更有利于控制主梁截面高度和配筋率，但是由于本工程荷載較小，梁板截面按規(guī)范取值后有較大富裕，兩個方向結(jié)構(gòu)受力均衡會造成浪費。

經(jīng)過幾次課程改革，地理教材的版本不斷更新，教材內(nèi)容發(fā)生了很大變化，其中一個很重要的變化就是教材中的文字變得更加簡潔，而課本中的插圖卻不斷增多，課本的插圖已經(jīng)成為地理教學(xué)中不可缺少的信息載體。豐富多樣的地理插圖，增加了學(xué)生的閱讀興趣，同時也成為課堂教學(xué)的第一手素材，若能恰當使用可以獲得多種教學(xué)效果。

實際工程的造價與混凝土、鋼筋和所使用的模板數(shù)量成正比，暫不考慮人工等其他因素的影響。工程經(jīng)濟性對比時以9區(qū)格的中間區(qū)格為基準，材料造價混凝土為600元/m3，鋼筋為6.5元/kg，模板為80元/m2，空腔樓蓋900×900×200膜殼為780元/m3。四種樓蓋工程經(jīng)濟性對比結(jié)果詳表2。

由表2可知，四種樓蓋形式中混凝土用量單向樓蓋最小，空腔樓蓋最多；鋼筋用量單向樓蓋最小，空腔樓蓋與單向樓蓋相當，井字梁樓蓋最多；模板造價單向樓蓋最低，空腔樓蓋由于有9.072m3的膜殼費用所以造價最高。綜合造價單向樓蓋最低，空腔樓蓋最高。以單向樓蓋為標準，四種樓蓋綜合造價比值為1.179：1.129：1：1.362。綜上，四種樓蓋形式中單向樓蓋的混凝土量、鋼筋量、模板造價及總造價均最少，故判斷單向樓蓋方案最優(yōu)。

表2 樓蓋工程經(jīng)濟性對比

四、結(jié)語

在9m×8.4m柱網(wǎng)教學(xué)樓樓蓋的結(jié)構(gòu)布置方案比選中，比較分析了四個方案的結(jié)構(gòu)受力、工程經(jīng)濟性、后期維護的便利性。對比分析表明，單向梁樓蓋體系經(jīng)濟性最好，比十字梁樓蓋節(jié)約造價12.9%，比空腔樓蓋節(jié)約造價36.2%，后期維護便利；缺點是結(jié)構(gòu)兩個方向內(nèi)力差別較大，本工程由于教室荷載較小，并沒有造成主梁截面過高從而影響凈高。綜合判斷，單向梁樓蓋方案最優(yōu)。樓蓋結(jié)構(gòu)需要綜合考慮結(jié)構(gòu)受力、工程經(jīng)濟性、施工便利性等各方面因素的影響，具體采用哪一種應(yīng)根據(jù)工程特點綜合考慮后再進行確定。