前言:

這幾年遇到四個(gè)多層框架結(jié)構(gòu)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(duì)于夾層的做法,目前存在：

1、此夾層采用鋼結(jié)構(gòu)還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2、此夾層梁與原結(jié)構(gòu)的柱連接采用鉸接還是固接。

3、此夾層設(shè)計(jì)與施工注意事項(xiàng)。

作者幫助了一個(gè)夾層工程的管理，現(xiàn)在工程完成了,回過(guò)頭來(lái),談?wù)効捶ㄅc體會(huì),希望同行們指導(dǎo)與批評(píng)。

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(jié)構(gòu),基礎(chǔ)樁基 樁承臺(tái).長(zhǎng)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(lái)要加夾層，設(shè)計(jì)時(shí)夾層荷載考慮進(jìn)去了，夾層位置外墻與內(nèi)墻上結(jié)構(gòu)梁都布置了.工程完成后,底層加夾層.

下面介紹工程有關(guān)圖紙：

 剖面圖

原底層柱子結(jié)構(gòu)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(gè)方向基本上相同.

注:此結(jié)構(gòu)層布置與下面夾層第一方案相同.                 

(一)設(shè)計(jì)方面:

1、鋼結(jié)構(gòu)樓面設(shè)計(jì)單位出了二個(gè)方案:

方案一：鋼結(jié)構(gòu)樓面鋼梁基本上一樣高，都是450mm.詳見(jiàn)以下圖一。

方案二：主梁高600mm，次梁400mm。小次梁300mm。詳見(jiàn)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(jié)果設(shè)計(jì)院同意了。

方案一鋼構(gòu)件截面表

圖一  鋼結(jié)構(gòu)樓面結(jié)構(gòu)平面圖(方案一)

 方案二:鋼構(gòu)件截面表

圖二: 鋼結(jié)構(gòu)樓面結(jié)構(gòu)平面圖(方案二)

                     方案二現(xiàn)場(chǎng)照片   

分析二個(gè)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)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(gè)樓面完整,壓型鋼板靠墻有收頭,即有一個(gè)固定的地方.詳見(jiàn)以上現(xiàn)場(chǎng)照片.而且保證鋼結(jié)構(gòu)樓面同老結(jié)構(gòu)可靠結(jié)合,共同作用.

又比如:方案二:外墻與內(nèi)墻上原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)梁與鋼梁分開,也就是夾層鋼結(jié)構(gòu)梁沒(méi)有直接與原結(jié)構(gòu)梁連接.當(dāng)時(shí)考慮二個(gè)因素:

一方面確保原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)梁安全,因?yàn)橹苯舆B接荷載增加了,如果原結(jié)構(gòu)梁設(shè)計(jì)富余還行,如果不富余要影響結(jié)構(gòu)安全.另一方面保證整個(gè)夾層鋼結(jié)構(gòu)樓面完整性.受力與變形一至.詳見(jiàn)以下照片.

         照片  夾層鋼結(jié)構(gòu)樓面邊梁

問(wèn):鋼結(jié)構(gòu)樓面二個(gè)方案那個(gè)好?

回答：

夾層鋼結(jié)構(gòu)樓面的結(jié)構(gòu)布置主要因考慮以下幾個(gè)方面：

l主次梁跨度及樓層凈高的要求——一般夾層結(jié)構(gòu)多存在凈空不足的問(wèn)題，所以布置結(jié)構(gòu)時(shí)往往要應(yīng)盡量減小梁截面高度；

l原結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土柱的配筋狀態(tài)——一般應(yīng)使樓面荷載通過(guò)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(gè)主軸的抗彎剛度沒(méi)有差異，柱各邊的配筋也似乎是相同的.一般來(lái)說(shuō)橫向框架跨度大且只有兩跨，考慮到結(jié)構(gòu)同時(shí)承受水平風(fēng)荷載和地震作用，柱在兩個(gè)方向的抗彎需求應(yīng)該是有差異的。除非原結(jié)構(gòu)的樓面次梁多數(shù)沿橫向長(zhǎng)跨布置，導(dǎo)致豎向荷載主要由縱向主框架傳遞給柱。這樣對(duì)柱而言，應(yīng)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(huì)導(dǎo)致次梁跨度過(guò)大，次梁用鋼較多。由于兩個(gè)方案均采用了兩級(jí)次梁，且主跨跨度相差不大，所以從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，兩個(gè)方案應(yīng)該相差不大；

l次梁布置一般應(yīng)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(shí)樓板剛度較大；

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

l方案二原來(lái)采用較大的梁截面高度，后來(lái)設(shè)計(jì)院同意采用450截面高度，應(yīng)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(shè)計(jì)方復(fù)核后認(rèn)為方案二可以采用450mm。

2:鋼結(jié)構(gòu)樓面鋼梁同柱的連接,設(shè)計(jì)要求鉸接,原因:原設(shè)計(jì)只考慮夾層荷載.后來(lái)設(shè)計(jì)人員到現(xiàn)場(chǎng)看到施工時(shí)候柱子上已經(jīng)預(yù)留了高強(qiáng)螺絲預(yù)留孔,(詳見(jiàn)以下照片)同時(shí)考慮到柱子鋼筋多,植鋼筋困難,所以同意采用高強(qiáng)螺絲對(duì)穿連接.施工過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)螺絲預(yù)留孔與固定鋼梁孔對(duì)不著,最后采取在柱子周圍外包鋼板,解決鋼梁固定問(wèn)題.(詳見(jiàn)以下照片)

分析:結(jié)合施工具體情況,采用高強(qiáng)螺絲對(duì)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(wèn):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(dá)到? 

回答：

首先，梁柱鉸接會(huì)簡(jiǎn)化柱的受力，主要增加柱的軸力，對(duì)邊柱會(huì)存在由于豎向力偏心所產(chǎn)生的一定量的附加彎矩。同時(shí)鉸接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于施工。但是鉸接導(dǎo)致主鋼梁為簡(jiǎn)支梁，主梁截面增高，材料利用不經(jīng)濟(jì)。同時(shí)由于梁柱鉸接導(dǎo)致夾層結(jié)構(gòu)對(duì)于主體結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的貢獻(xiàn)較小。

相反，梁柱剛接有利于降低鋼梁的截面高度，鋼梁對(duì)混凝土柱的約束也強(qiáng)于鉸接，有利于縮短柱的計(jì)算長(zhǎng)度。剛接還可以提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。

其次，如果原主體結(jié)構(gòu)的混凝土柱是按照長(zhǎng)柱設(shè)計(jì)的，在柱的中間截面配筋不能承受夾層鋼梁傳遞過(guò)來(lái)的彎矩作用，那么就不能采用剛接。

第三，如果原結(jié)構(gòu)的沉降已經(jīng)穩(wěn)定，而夾層結(jié)構(gòu)位于原結(jié)構(gòu)的底層，如果新老結(jié)構(gòu)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(diǎn)必須符合剛接構(gòu)造（一般要采用加勁板，比較復(fù)雜），即節(jié)點(diǎn)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(diǎn)必須符合鉸接構(gòu)造，即節(jié)點(diǎn)必須有提供明顯角位移的可能，保證不傳遞彎矩。當(dāng)然理想剛接和理想鉸接通常是不存在的，所實(shí)現(xiàn)的大多是近似剛接或近似鉸接.

3、本工程將來(lái)要改造成內(nèi)走廊辦公樓,每個(gè)開間要分隔的,鋼結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)人員說(shuō)不要,我們要求要,設(shè)計(jì)同意了.同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)樓面次梁位置原來(lái)設(shè)計(jì)人員是等分的,我們要求按照將來(lái)分隔墻的位置,走廊寬,衛(wèi)生隔墻位置進(jìn)行調(diào)整,設(shè)計(jì)人員也同意了.

問(wèn):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(duì)于自重較大的分戶墻，一般應(yīng)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(shí)。當(dāng)然，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)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(yán)格按照墻體位置施加了線荷載），說(shuō)明樓板能夠承受墻體自重的作用，也是可以的。對(duì)于自重較輕的隔墻，一般不必設(shè)置小次梁；

4:鋼結(jié)構(gòu)樓面施工要求”不設(shè)支撐”.

問(wèn):鋼結(jié)構(gòu)樓面施工設(shè)支撐好,還是不設(shè)好?

回答：

    1、嚴(yán)格而言，鋼筋混凝土 壓型鋼板樓板屬于組合樓板，應(yīng)進(jìn)行施工階段和正常使用階段兩階段設(shè)計(jì)。有些工程的鋼梁也是按照組合梁設(shè)計(jì)的（即考慮鋼梁與樓板的組合作用），在這種情況下，也必須對(duì)組合梁進(jìn)行施工階段和正常使用階段兩階段設(shè)計(jì)。

所謂兩階段設(shè)計(jì)，即：

施工階段：考慮鋼結(jié)構(gòu)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(jī)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(dān)全部荷載。同時(shí)鋼梁（或壓型鋼板）中按照設(shè)計(jì)要求布置一定數(shù)量的剪力鍵（例如焊栓釘?shù)龋?。?gòu)件剛度或承載力不滿足施工階段設(shè)計(jì)要求時(shí)，可考慮布置支撐后重新驗(yàn)算，但是設(shè)計(jì)方必須清楚施工現(xiàn)場(chǎng)是否有布置臨時(shí)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(guò)程中的問(wèn)題（例如多層結(jié)構(gòu)中往往利用下層樓面作為上層結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐（或滿堂腳手架）的支點(diǎn)，這樣會(huì)導(dǎo)致施工階段將正在施工的樓層荷載傳遞到下層樓面，對(duì)此應(yīng)進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算）。

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

至于施工時(shí)是否布置支撐，首先要按施工圖要求施工，同時(shí)最好請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方明確是否是按照兩階段進(jìn)行的設(shè)計(jì)。其次是施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制超載，同時(shí)加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)或觀察。

我曾經(jīng)處理過(guò)一個(gè)工程事故。施工方按圖施工沒(méi)有布置臨時(shí)支撐，但是出現(xiàn)了壓型鋼板和鋼梁的嚴(yán)重變形，但是施工方?jīng)]有注意，過(guò)度變形又導(dǎo)致實(shí)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(guò)分析發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方并沒(méi)有進(jìn)行施工階段的計(jì)算分析，但又未在施工圖中明確要求布置臨時(shí)支撐，應(yīng)承擔(dān)事事故主要責(zé)任。

這一點(diǎn)對(duì)于跨度較大（超過(guò)3米）的組合樓板和跨度較大（超過(guò)9米）的組合梁應(yīng)尤為注意。

(二)施工方面:

1、本工程鋼結(jié)構(gòu)樓面設(shè)計(jì)施工要求”不設(shè)支撐”.所以澆筑樓面混凝土?xí)r,嚴(yán)格控制混凝土堆料高度,不超過(guò)100mm高,并且均勻堆放.

注:根據(jù)計(jì)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(shí)施工時(shí)嚴(yán)格控制操作人員的人數(shù).

2、壓型鋼板下2根三級(jí)鋼直徑10鋼筋保護(hù)層厚度按照?qǐng)D紙要求15mm施工時(shí)一定要做到.

3、鋼結(jié)構(gòu)樓面樓面鋼筋同原四周外墻結(jié)構(gòu)梁采用植鋼筋辦法連接.施工時(shí)候原結(jié)構(gòu)梁表面鑿毛(這點(diǎn)本工程沒(méi)有做好,按照施工要求,應(yīng)該要做的,主要保證新老混凝土結(jié)合)

4、本工程鋼梁安裝,采用3噸小鏟車跟著安裝,沒(méi)有設(shè)置臨時(shí)支撐.

(三)體會(huì)與思考:

   1、設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合工程的具體情況,并且考慮工程將來(lái)使用功能的需要.

   2、加強(qiáng)設(shè)計(jì)圖紙施工安全性與保證工程質(zhì)量的說(shuō)明:

   （1）鋼梁的安裝應(yīng)該設(shè)置臨時(shí)支撐. 以前有過(guò)工程案例:由于板下沒(méi)有臨時(shí)支撐,澆筑混凝土?xí)r不注意,堆料高了,結(jié)果局部板擾度增加. 與此同時(shí)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(qiáng)保證工程質(zhì)量的說(shuō)明:

    新老混凝土結(jié)合界面,老混凝土面應(yīng)該鑿毛.確保新老混凝土的結(jié)合.還有種鋼筋的施工要求說(shuō)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(zhǎng)度等.

（四）結(jié)論:

 根據(jù)以上工程經(jīng)驗(yàn)回答文章開頭提出的問(wèn)題:

1、文章提出的第一個(gè)問(wèn)題:類似這樣的夾層采用鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),施工方便,實(shí)用性好.本案例底層層高7.90m,夾層鋼結(jié)構(gòu)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(gè)問(wèn)題:類似這樣的夾層鋼結(jié)構(gòu)主梁與原結(jié)構(gòu)的柱連接要看工程的具體設(shè)計(jì)情況.建議剛接.

    下面介紹另一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)夾層工程鋼梁同柱連接,施工時(shí)候柱子上沒(méi)有預(yù)留高強(qiáng)螺絲預(yù)留孔,采用外包鋼板的施工做法:

3:工程施工說(shuō)明必須強(qiáng)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(jì)大學(xué)羅烈教授的審閱與指導(dǎo),修改補(bǔ)充,感謝向前網(wǎng)友的幫助,提出了許多好的寶貴意見(jiàn).