商业建筑中对结构设计合理性的问题探讨
作者:郑 群     来源:新外建

商业建筑在前期的建筑方案设计应有比较全面的综合考虑,尤其应当重视对今后使用的预留发展空间考虑,有些项目在建造初期就不断修改,在使用中还在修改调整,甚至在使用过程中不断地改动,出现了新建筑从建造到交付使用一直在修改甚至结构加固处理等;一个是使用功能的反复调整,比如开始的布局不是太合理,后期建造完成及使用时进行功能调整,使得原先设计的楼面使用荷载不能满足使用要求,比如荷载较大的仓储、生鲜等移置于原先荷载比较小的位置等等,给后期结构加固及施工处理带来许多不便;其次自动扶梯的随意修改移位,今天放在这个位置,明天又觉得不是太合适,又进行移位;有的在土建已经完成或已经投入使用当中还要增加和修改自动扶梯、电梯等,造成新的楼板开洞,断梁加柱,加固梁板,新增加基础等等。

对于新建的商业建筑来说,结构的选型至关重要,尤其是考虑了今后有预留发展空间需求的建筑,有些项目为了实现早日投产使用,选择采用钢结构体系,该结构具有施工周期短,开间和进深跨度都比较大,利于商业的布局,基础也比较省;如果是单层建筑还是比较实用可行,但对于多层商业建筑,采用钢结构体系就有可能不一定是最经济实用的,因为如果采用钢结构楼板作为购物中心,由于一般使用荷载比较大,大都采用钢-砼组合楼板体系,导致钢梁和钢柱截面比较大,不一定会经济合理,钢结构在局部降板、开洞、断梁及防火等方面也不是十分有利的。

商业建筑的结构形式目前主要以整体现浇钢筋混凝土梁板柱结构框架体系为多,该结构主要特点是:结构抗震性能好,防火性能和耐久性能好,材料可就地取材,耗钢量少,施工方便,工程造价较为便宜,利于承受较大的楼面及屋面荷载,对在今后使用过程中结构需要加固改造处理等也比较方便;框架结构柱网一般以8~10m之间布置比较合适,柱网太小,不利于使用的方便合理布局;柱网太大,框架主梁的梁高截面尺寸比较大,会降低梁下综合管网高度;从而会加大整个楼层的层高,不太经济合理。

目前,为了适应开发商加快施工过程进度的要求,又能够解决保证施工质量等问题,市场上出现了一种全新的预制预应力装配整体式框架结构体系,通过采用独特的键槽式梁柱节点,将现浇或预制钢筋混凝土柱、预制预应力叠合梁、板,通过后浇混凝土使节点及柱、梁、板连成整体。这种结构工业化程度高、建造速度快、施工周期短、质量易于控制、节省材料、构件外观质量好及减少现场的湿作业量等特点,工程造价相应比较低。虽然采用该方案可以最大化地节省工期,但是由于目前使用的还比较少,施工工艺还受到一些条件的制约,比如抗震性能上由于对预制构件必须采取一定的抗震构造措施处理,预制构件中梁与柱、梁与梁、梁与板之间相互的节点处理等,都必须加强及谨慎处理。目前对柱的施工,从抗震及施工来讲大部分还是采用现浇柱,和预制梁板进行后浇处理,因此特殊预制构件的配套及足量的配套生产供应,限制了该结构体系的广泛应用,但从将来发展的趋势来看,由于该体系对建筑业的可持续发展的推动有很大的潜力,逐步会推向市场。

一般的有梁结构体系,由于柱网都比较大。使得梁的高度比较高,普通的日用商品购物区9.0m×9.0m的柱网,梁高一般在0.8m以上,为了尽可能的有效利用层高和节省空间,目前一些大荷载及大跨度的商业建筑,也采用了一种新型的GBF现浇空心无梁楼盖结构体系。该结构体系的最大特点是降低楼板和建筑结构自重,改善保温、隔音性能,提高净空高度,施工简便,无需做许多交叉的主次梁,降低施工成本,与钢结构和无粘结预应力等体系结合应用,将大大改善大跨度、大开间、大空间、大荷载结构的建筑性能和经济成本,有良好的应用前景。

由于一般的商业建筑面积和体量都比较庞大,单边尺寸都在百米以上,几万m2到十几万m2的“销品茂”建筑规模愈来愈大,远远超出了超长规定必须设置温度伸缩缝的要求,按照现行国家有关设计规范的要求,钢筋混凝土框架结构必须设置伸缩缝的最大间距为55m,钢结构最大间距为120m;无论建筑设计师还是使用方,都不希望建筑设置过多的缝,这些缝的处理比较麻烦,从建筑外观效果来看墙面的缝也影响到整体协调及美观,处理不好容易渗漏水,节点难以处理,伸缩缝两侧要设置双柱双梁,既占地方又不利于进行平面布置等等;特别是带有地下室的商业建筑,虽然设置地下室给地下停车及解决配套设备用房等带来许多方便,但也看到,设置过多的温度伸缩缝给施工带来许多不便,又很难解决设缝处的地下室底板、侧墙及顶板的渗水及漏水问题;目前的做法是采取少设或者不设置温度伸缩缝,对超长的建筑需按照规范要求必须设置缝的,可采取尽可能少的部分设缝;不设缝处增设几道后浇混凝土加强带处理,以多道掺有HEA膨胀抗裂防水剂的加强带来实现混凝土连续浇筑超长结构的施工,该技术的原理是在结构收缩应力最大的地方给予较大的膨胀应力,在地下室底板及侧墙的混凝土中一般部位中掺入小膨胀混凝土(8%~12%HEA), 加强带部位掺入大膨胀混凝土(14%~15%HEA), 其集抗裂、防渗、耐久等多种功能于一体, 这种施工技术, 对于混凝土早期和后期收缩起到了良好的补偿作用,基本上可以解决地下室大面积混凝土收缩裂缝引起的渗漏水问题。

总之, 随着目前人们生活水平的日益提高, 便利的商业购物中心将会遍地开花, 同时也会遇到许多过去没有遇到的新问题, 可能有些地区会受到当地建筑条件和工程技术及建筑材料的制约, 给结构设计和施工带来一些困难, 这就要求开发商和设计师能够紧密配合, 及时了解和掌握当地的建筑市场动态, 无论从建筑方案还是结构选型上尽量结合当地的建筑条件、建筑材料以及施工水平, 因地制宜的择优选择切实可行的技术方案, 认真做好前期和后期发展规划, 无论对设计、施工还是将来投入使用的管理和维护, 都会带来许多的便利。

参考文献[1] 建筑抗震设计规范[M. GB50011-2001. 中国建筑工业出版社,2001

2] 建筑结构荷载规范[M. GB50009-2001. 中国建筑工业出版社,2002

3] 混凝土结构设计规范[M. GB50010-2002. 中国建筑工业出版社,2002

4] 建筑工程抗震设防分类标准[M. GB50223-2004. 中国建筑工业出版社,2004

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