前言:

這幾年遇到四個多層框架結構工程建成后，由于底層層高比較高，一般7.80m左右，中間加夾層,對于夾層的做法,目前存在：

1、此夾層采用鋼結構還是鋼筋混凝土結構。

2、此夾層梁與原結構的柱連接采用鉸接還是固接。

3、此夾層設計與施工注意事項。

作者幫助了一個夾層工程的管理，現(xiàn)在工程完成了,回過頭來,談談看法與體會,希望同行們指導與批評。

工程概況：某工程地下局部一層，地上四層，鋼筋混凝土框架結構,基礎樁基 樁承臺.長44.70m，寬16.50m，8.90m與6.90m雙跨，開間7.50m，底層層高7.90m，上面三層均4.50m。底層將來要加夾層，設計時夾層荷載考慮進去了，夾層位置外墻與內(nèi)墻上結構梁都布置了.工程完成后,底層加夾層.

下面介紹工程有關圖紙：

 剖面圖

原底層柱子結構圖

為了便于分析:

底層某柱尺寸與配筋

柱子斷面基本上都是方形,配筋二個方向基本上相同.

注:此結構層布置與下面夾層第一方案相同.                 

(一)設計方面:

1、鋼結構樓面設計單位出了二個方案:

方案一：鋼結構樓面鋼梁基本上一樣高，都是450mm.詳見以下圖一。

方案二：主梁高600mm，次梁400mm。小次梁300mm。詳見以下圖二。

以上第二方案，我們提出為什么方案一梁高450mm都可以，所以要求方案二主梁高也采用450mm，結果設計院同意了。

方案一鋼構件截面表

圖一  鋼結構樓面結構平面圖(方案一)

 方案二:鋼構件截面表

圖二: 鋼結構樓面結構平面圖(方案二)

                     方案二現(xiàn)場照片   

分析二個方案:

1:方案二鋼梁主次梁不一樣高,比方案一大部分梁一樣高施工方便.

2:方案二鋼結構設計細節(jié)處理比方案一好.例如:外墻四周布置角鋼L63--4與6,這樣整個樓面完整,壓型鋼板靠墻有收頭,即有一個固定的地方.詳見以上現(xiàn)場照片.而且保證鋼結構樓面同老結構可靠結合,共同作用.

又比如:方案二:外墻與內(nèi)墻上原設計的結構梁與鋼梁分開,也就是夾層鋼結構梁沒有直接與原結構梁連接.當時考慮二個因素:

一方面確保原設計結構梁安全,因為直接連接荷載增加了,如果原結構梁設計富余還行,如果不富余要影響結構安全.另一方面保證整個夾層鋼結構樓面完整性.受力與變形一至.詳見以下照片.

         照片  夾層鋼結構樓面邊梁

問:鋼結構樓面二個方案那個好?

回答：

夾層鋼結構樓面的結構布置主要因考慮以下幾個方面：

l主次梁跨度及樓層凈高的要求——一般夾層結構多存在凈空不足的問題，所以布置結構時往往要應盡量減小梁截面高度；

l原結構鋼筋混凝土柱的配筋狀態(tài)——一般應使樓面荷載通過合理的次梁——主梁——柱傳力路徑傳遞至柱，即考慮與鋼筋混凝土柱不同方向的抗彎承載力相匹配。

本工程中柱基本為正方形截面，柱截面兩個主軸的抗彎剛度沒有差異，柱各邊的配筋也似乎是相同的.一般來說橫向框架跨度大且只有兩跨，考慮到結構同時承受水平風荷載和地震作用，柱在兩個方向的抗彎需求應該是有差異的。除非原結構的樓面次梁多數(shù)沿橫向長跨布置，導致豎向荷載主要由縱向主框架傳遞給柱。這樣對柱而言，應盡量布置次梁將荷載直接傳遞給縱向短跨主梁較好。但是這樣會導致次梁跨度過大，次梁用鋼較多。由于兩個方案均采用了兩級次梁，且主跨跨度相差不大，所以從這個意義上來說，兩個方案應該相差不大；

l次梁布置一般應考慮樓層分戶墻的位置，特別是自重較大的分戶墻——鋼筋混凝土 壓型鋼板組合樓板本質(zhì)上是單向板。除非隔墻較輕同時樓板剛度較大；

l鋼筋混凝土 壓型鋼板組合樓板在周邊設置封邊構造（一般為角鋼）這是正常做法，不論方案一和方案二都應該有，只是有些工程在平面施工圖紙上沒有畫出來，但是統(tǒng)一的構造詳圖或施工說明中應該包含這種構造。

l方案二原來采用較大的梁截面高度，后來設計院同意采用450截面高度，應該理解為不是方案一用450mm，則方案二也一定可以用450mm，而是設計方復核后認為方案二可以采用450mm。

2:鋼結構樓面鋼梁同柱的連接,設計要求鉸接,原因:原設計只考慮夾層荷載.后來設計人員到現(xiàn)場看到施工時候柱子上已經(jīng)預留了高強螺絲預留孔,(詳見以下照片)同時考慮到柱子鋼筋多,植鋼筋困難,所以同意采用高強螺絲對穿連接.施工過程中又發(fā)現(xiàn)高強螺絲預留孔與固定鋼梁孔對不著,最后采取在柱子周圍外包鋼板,解決鋼梁固定問題.(詳見以下照片)

分析:結合施工具體情況,采用高強螺絲對穿方法,這樣的鋼梁與柱的連接施工比植鋼筋方便,質(zhì)量也比較可靠.

問:鋼梁同柱的連接鉸接好還是固接好?如果固接連接施工如何做才能達到? 

回答：

首先，梁柱鉸接會簡化柱的受力，主要增加柱的軸力，對邊柱會存在由于豎向力偏心所產(chǎn)生的一定量的附加彎矩。同時鉸接節(jié)點構造簡單，便于施工。但是鉸接導致主鋼梁為簡支梁，主梁截面增高，材料利用不經(jīng)濟。同時由于梁柱鉸接導致夾層結構對于主體結構抗側剛度的貢獻較小。

相反，梁柱剛接有利于降低鋼梁的截面高度，鋼梁對混凝土柱的約束也強于鉸接，有利于縮短柱的計算長度。剛接還可以提高整個結構的抗側剛度。

其次，如果原主體結構的混凝土柱是按照長柱設計的，在柱的中間截面配筋不能承受夾層鋼梁傳遞過來的彎矩作用，那么就不能采用剛接。

第三，如果原結構的沉降已經(jīng)穩(wěn)定，而夾層結構位于原結構的底層，如果新老結構的沉降差比較大，則不宜采用梁柱剛接。

第四，一旦采用剛接，則節(jié)點必須符合剛接構造（一般要采用加勁板，比較復雜），即節(jié)點不能有明顯角位移的可能，這樣才能可靠傳遞彎矩。一旦采用鉸接，則節(jié)點必須符合鉸接構造，即節(jié)點必須有提供明顯角位移的可能，保證不傳遞彎矩。當然理想剛接和理想鉸接通常是不存在的，所實現(xiàn)的大多是近似剛接或近似鉸接.

3、本工程將來要改造成內(nèi)走廊辦公樓,每個開間要分隔的,鋼結構樓面房間分隔墻下面要不要放小次梁,隔墻采用200寬蒸壓灰砂磚,設計人員說不要,我們要求要,設計同意了.同時鋼結構樓面次梁位置原來設計人員是等分的,我們要求按照將來分隔墻的位置,走廊寬,衛(wèi)生隔墻位置進行調(diào)整,設計人員也同意了.

問:房間分隔墻下要不要放小次梁?鋼梁布置要不要按照功能要求布置?

回答：

l對于自重較大的分戶墻，一般應考慮布置小次梁，特別是分戶墻走向是順著壓型鋼板的板肋方向時。當然，如果結構設計時沒有布置小次梁，但是已經(jīng)考慮了分戶墻或隔墻荷載（特別是嚴格按照墻體位置施加了線荷載），說明樓板能夠承受墻體自重的作用，也是可以的。對于自重較輕的隔墻，一般不必設置小次梁；

4:鋼結構樓面施工要求”不設支撐”.

問:鋼結構樓面施工設支撐好,還是不設好?

回答：

    1、嚴格而言，鋼筋混凝土 壓型鋼板樓板屬于組合樓板，應進行施工階段和正常使用階段兩階段設計。有些工程的鋼梁也是按照組合梁設計的（即考慮鋼梁與樓板的組合作用），在這種情況下，也必須對組合梁進行施工階段和正常使用階段兩階段設計。

所謂兩階段設計，即：

施工階段：考慮鋼結構自重和混凝土濕重以及施工荷載（施工活荷載，包括堆料、施工機械和施工人員），只考慮組合梁中的鋼梁（或組合板中的壓型鋼板）承擔全部荷載。同時鋼梁（或壓型鋼板）中按照設計要求布置一定數(shù)量的剪力鍵（例如焊栓釘?shù)龋?。構件剛度或承載力不滿足施工階段設計要求時，可考慮布置支撐后重新驗算，但是設計方必須清楚施工現(xiàn)場是否有布置臨時支撐的可能以及支撐將作用力傳至何處，是否可靠以及是否可能引發(fā)其他施工過程中的問題（例如多層結構中往往利用下層樓面作為上層結構臨時支撐（或滿堂腳手架）的支點，這樣會導致施工階段將正在施工的樓層荷載傳遞到下層樓面，對此應進行復核驗算）。

正常使用階段：考慮全部結構自重與其他恒載、樓面活載及其他荷載作用（風荷載、地震作用等），考慮組合梁（或組合樓板）承載。

至于施工時是否布置支撐，首先要按施工圖要求施工，同時最好請設計方明確是否是按照兩階段進行的設計。其次是施工過程中應嚴格控制超載，同時加強施工監(jiān)測或觀察。

我曾經(jīng)處理過一個工程事故。施工方按圖施工沒有布置臨時支撐，但是出現(xiàn)了壓型鋼板和鋼梁的嚴重變形，但是施工方?jīng)]有注意，過度變形又導致實際的樓板混凝土超厚，從而更加增加了變形，惡性循環(huán)。后經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)設計方并沒有進行施工階段的計算分析，但又未在施工圖中明確要求布置臨時支撐，應承擔事事故主要責任。

這一點對于跨度較大（超過3米）的組合樓板和跨度較大（超過9米）的組合梁應尤為注意。

(二)施工方面:

1、本工程鋼結構樓面設計施工要求”不設支撐”.所以澆筑樓面混凝土時,嚴格控制混凝土堆料高度,不超過100mm高,并且均勻堆放.

注:根據(jù)計算書樓面活荷載3.5KN/M2,100mm高鋼筋混凝土每平方米已經(jīng)2.5KN/m3,再加上施工荷載,不能再堆高了.同時施工時嚴格控制操作人員的人數(shù).

2、壓型鋼板下2根三級鋼直徑10鋼筋保護層厚度按照圖紙要求15mm施工時一定要做到.

3、鋼結構樓面樓面鋼筋同原四周外墻結構梁采用植鋼筋辦法連接.施工時候原結構梁表面鑿毛(這點本工程沒有做好,按照施工要求,應該要做的,主要保證新老混凝土結合)

4、本工程鋼梁安裝,采用3噸小鏟車跟著安裝,沒有設置臨時支撐.

(三)體會與思考:

   1、設計應該結合工程的具體情況,并且考慮工程將來使用功能的需要.

   2、加強設計圖紙施工安全性與保證工程質(zhì)量的說明:

   （1）鋼梁的安裝應該設置臨時支撐. 以前有過工程案例:由于板下沒有臨時支撐,澆筑混凝土時不注意,堆料高了,結果局部板擾度增加. 與此同時樓面混凝土澆筑必須控制混凝土堆料高度,并且均勻堆放.

   （2）加強保證工程質(zhì)量的說明:

    新老混凝土結合界面,老混凝土面應該鑿毛.確保新老混凝土的結合.還有種鋼筋的施工要求說明:例如老混凝土上種鋼筋的位置要正確,種鋼筋的鋼筋大小與深度,搭接鋼筋的長度等.

（四）結論:

 根據(jù)以上工程經(jīng)驗回答文章開頭提出的問題:

1、文章提出的第一個問題:類似這樣的夾層采用鋼結構比鋼筋混凝土結構,施工方便,實用性好.本案例底層層高7.90m,夾層鋼結構樓面鋼梁高450mm,加樓面120mm,一共570mm,這樣夾層凈高3.38m.本工程以上鋼筋混凝土樓面框架主梁900mm高.這樣凈高只有3.05m.

2、文章提出的第二個問題:類似這樣的夾層鋼結構主梁與原結構的柱連接要看工程的具體設計情況.建議剛接.

    下面介紹另一個鋼結構夾層工程鋼梁同柱連接,施工時候柱子上沒有預留高強螺絲預留孔,采用外包鋼板的施工做法:

3:工程施工說明必須強調(diào)施工安全性與可行性,以上案例做法供參考.

   本文特別感謝我的老師同濟大學羅烈教授的審閱與指導,修改補充,感謝向前網(wǎng)友的幫助,提出了許多好的寶貴意見.