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摘要：退臺式建筑滿足了人們對美追求的同時，也大大增加了設(shè)計(jì)的難度，為了更好的滿足建筑的要求，需要在結(jié)構(gòu)體系的選擇和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置方面進(jìn)行一些必要的分析。...

論退臺式建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

范  欣

(云南省建筑工程設(shè)計(jì)院   云南昆明  650041)

    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對住宅建筑的要求也日益增高。退臺式建筑在滿足了人們對美的追求的同時，也大大增加了設(shè)計(jì)的難度。為了更好的滿足建筑的要求，需要在結(jié)構(gòu)體系的選擇和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置方面進(jìn)行一些必要的分析。下面結(jié)合工程實(shí)例，簡要說明退臺式建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問題。

    本工程位于昆明市的北邊，花園洋房分布在整個小區(qū)的外圍，建筑上采用了逐層退臺的方式，使得本來很普通的住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。

1.結(jié)構(gòu)體系的選擇

    所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步都應(yīng)該是結(jié)合建筑條件建筑場地的特點(diǎn)來確定結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系的選擇既要滿足建筑物的功能要求，又要使結(jié)構(gòu)體系合理、安全且節(jié)約造價。本小區(qū)的退臺式花園洋房層數(shù)為8層，底層為商鋪．上面7層為住宅。從商鋪以上，為了滿足建筑的立面要求和不同人群對房屋面積的要求，建筑物的每一層都從建筑的四個面有局部退臺，這就使得建筑的每一層平面都不相同，沒有標(biāo)準(zhǔn)層可依，大大加大了設(shè)計(jì)的難度。在結(jié)構(gòu)選型過程中，由于建筑層數(shù)不多，高度不高且單棟面積也不大，我首先選擇了框架結(jié)構(gòu)。但在隨后的結(jié)構(gòu)體系布置過程中發(fā)現(xiàn)，由于建筑的退臺很多，且大部分退臺的尺寸均不在柱網(wǎng)上，如果選擇框架結(jié)構(gòu)，就會出現(xiàn)很多轉(zhuǎn)換梁，而且從下到上每一層都出現(xiàn)轉(zhuǎn)換梁，就使結(jié)構(gòu)體系顯得十分不可靠，而且造價也很高。如果靠設(shè)置柱子來解決退臺的問題，由于退臺層數(shù)較多，每次退臺都設(shè)置落底的柱子，就會使底層柱網(wǎng)十分的密集，不僅結(jié)構(gòu)方案不合理，而且也直接影響了建筑物的使用空間。因此，在后來的設(shè)計(jì)過程中，為了解決上述問題，我選擇了剪力墻結(jié)構(gòu)。在底層設(shè)置了較長的剪力墻，隨著每次退臺，剪力墻不斷沿退臺方向縮短，這樣既保證了結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的連續(xù)，不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換梁，又滿足了建筑功能的要求。但由于底層剪力墻普遍較長，影響了底層商鋪的靈活分隔，因此在底層只做了一些面積較小的商鋪，而沒有大面積的商場。同時，由于底層剪力墻普遍較長，使得很多豎向構(gòu)件的基礎(chǔ)發(fā)生粘連，加大了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和布置的難度。經(jīng)過綜合考慮，最后認(rèn)為剪力墻結(jié)構(gòu)在本工程中是最為適用的。

2.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置

    在選定結(jié)構(gòu)體系之后，就應(yīng)該來合理的布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件。本工程由于退臺較多，所以在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置上首先考慮的是如何合理的解決建筑退臺的問題。首先，在退臺尺度不大的情況下，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，盡量用懸挑梁來解決退臺問題。這樣就可以使豎向構(gòu)件不必過多的受到退臺的制約，可以更為均勻合理的布置豎向構(gòu)件。本工程中有一些尺度不大的如陽臺、露臺、廚房、廁所等功能房間就是通過懸挑來解決的退臺問題。在懸挑尺寸較大的地方，宜在與挑梁相連的剪力墻端部設(shè)置端柱，加強(qiáng)懸挑構(gòu)件與豎向構(gòu)件的連接，保證懸挑構(gòu)件的安全。在退臺尺度很大或同一個地方出現(xiàn)連續(xù)幾層退臺的時候，靠懸挑構(gòu)件就不能夠解決退臺的問題。此時，可以選擇在退臺的地方設(shè)置剪力墻，在每次退臺的時候不斷沿退臺方向縮短剪力墻，從而達(dá)到退臺的效果。在建筑物的頂層為了設(shè)置屋頂露天花園，往往會出現(xiàn)退臺尺寸很大的情況，豎向構(gòu)件已被完全退完，而相鄰的豎向構(gòu)件又離得較遠(yuǎn)跨度較大，采用懸挑的方式不太可能。這時可已通過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的方式來完成退臺，由于已經(jīng)到了頂層，轉(zhuǎn)換荷載只有屋面荷載，轉(zhuǎn)換層數(shù)也只有一層，只要合理選擇轉(zhuǎn)換柱的生根位置，嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)置轉(zhuǎn)換梁柱以及配置轉(zhuǎn)換梁柱的鋼筋，就能夠?qū)崿F(xiàn)退臺的效果。

3.退臺式建筑在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的一些問題

    本工程在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了一些退臺式建筑所引發(fā)的特有且不是很常見的問題，但對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說又是相對重要且容易被忽略的。F面是對這些問題的成因和解決辦法的一些分析，相信通過對這些問題的分析，會對退臺式建筑的設(shè)計(jì)起到一定幫助作用。

    1)由于本工程的大部分退臺是通過縮短剪力墻來實(shí)現(xiàn)的，這樣使得結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件看起來是連續(xù)的，上一層的剪力墻雖然縮短了，但還是落在了下一層的剪力墻上。但是由于剪力墻的不斷縮短，使得剪力墻的邊緣構(gòu)件變得不連續(xù)，上一層的邊緣構(gòu)件落在了下一層的剪力墻的墻體上，如果是連續(xù)退臺的話，那剪力墻的邊緣構(gòu)件也將是每一層都不連續(xù)。規(guī)范上并沒有對邊緣構(gòu)件不連續(xù)的剪力墻做出什么特殊的規(guī)定。剪力墻的邊緣構(gòu)件是剪力墻中剛度最大的部位，它由處在剪力墻的端部，對剪力墻的變形起到了很好的約束作用。如果剪力墻的邊緣構(gòu)件在豎向上不連續(xù)的話，會對剪力墻的剛度產(chǎn)生不利的影響。因此，在本工程的設(shè)計(jì)過程中，把退臺產(chǎn)生的豎向不連續(xù)的剪力墻邊緣構(gòu)件向下延伸了一層，既把上一層剪力墻邊緣構(gòu)件的配筋向下延伸到剪力墻墻體內(nèi)(N2)。這樣就保證了剪力墻豎向邊緣構(gòu)件的連續(xù)性。

    2)在剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，由于剪力墻的厚度一般不大，且長度較長，為了保證剪力墻平面外的穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免一字形墻的出現(xiàn)。在住宅建筑設(shè)計(jì)中，如果在建筑物內(nèi)部  設(shè)置與長墻垂直的墻體作為翼墻，往往會影響住宅的使用功能，因此，一般是利用建筑外墻的窗間墻來設(shè)置剪力墻的翼墻。但在退臺式建筑中，建筑的外墻在不斷退臺，就使得剪力墻  的翼墻由于退臺而消失，形成了一字型的墻體。在本工程中，為了使墻體有一定的穩(wěn)定性，特別是在建筑頂部剪力墻較短接近或成為短肢剪力墻的地方，在建筑退臺剪力墻翼墻消失后，在退臺剪力墻的端部利用窗間墻增設(shè)了翼墻，但此翼墻下部由于退臺無法落在豎向構(gòu)件上，只能落在建筑物的外邊梁上，形成里局部的轉(zhuǎn)換。但此翼墻只是為了解決墻體穩(wěn)定而設(shè)置的．并不是主要的承重構(gòu)件，因此，轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸和配筋也不會太大，尚在可接受的范圍內(nèi)。如出現(xiàn)梁局部剪力過大，可以通過梁上部加掖的辦法來解決。

    3)由于退臺使得剪力墻層層逐漸縮短，應(yīng)盡量保證在建筑頂部不出現(xiàn)短肢剪力墻，這樣就要求底部的剪力墻要有一定的長度，這樣退臺到頂部才能保證頂部剪力墻的長度。如過無法保證頂部不出現(xiàn)短肢剪力墻，就應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范控制短肢剪力墻所占的比例和提高短肢剪力墻的抗震等級和構(gòu)造措施。同時，由于退臺使得剪力墻逐層縮短，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意控制層間剛度的變化，通過合理的結(jié)啕布置，控制好層間剛度比值，避免出現(xiàn)層間剛度變化過大。

    4)在退臺是建筑的設(shè)計(jì)過程中，土較容易犯的一個錯誤是建筑退臺部分會形成建筑物局部的屋頂，而在設(shè)計(jì)過程中往往在退臺這一層就把此屋頂也退掉，使得建筑物局部出現(xiàn)無頂?shù)那闆r。因此，在設(shè)計(jì)過程中。要認(rèn)真研究建筑圖，認(rèn)清退臺范圍和退臺所在層數(shù)，應(yīng)注意建筑圖中所反應(yīng)退臺的層數(shù)應(yīng)該是相對與結(jié)構(gòu)的上一層，避免犯一些不應(yīng)出現(xiàn)的錯誤。

    5)本工程在退臺過程中，大部分退臺的尺度都與房間的開間和進(jìn)深不符，都是退到房間的中部附近。在設(shè)置梁時，就會在下層房間中部出現(xiàn)一根空梁，既影響房間的美觀和凈高，又影響燈具的布置。因此，在設(shè)計(jì)中設(shè)置此梁時，應(yīng)將其上翻至與板底平．這樣就能避免空梁的出現(xiàn)。

4.結(jié)語

    退臺式建筑最為合理的結(jié)構(gòu)方案應(yīng)該是根據(jù)結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)，逐跨的進(jìn)行退進(jìn)。這樣既避免了結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的問題，又使得結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件連續(xù)，布置合理。但由于建筑的要求往往不能夠?qū)崿F(xiàn)逐跨的退臺形式。上述利用縮短剪力墻來完成退臺的方式，避免了結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，使得結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件相對連續(xù)，但建筑底部豎向構(gòu)件相對較長，嚴(yán)重影響了建筑底部的區(qū)域劃分和使用空間。除此之外，最常用的解決建筑退臺還有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的方式。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換常用于建筑底部有大空間的要求(如停車場、商場等)且退臺次數(shù)不多的情況下，如應(yīng)退臺次數(shù)較多而造成轉(zhuǎn)換次數(shù)過多，會給結(jié)構(gòu)體系帶來十分不利的影響。總之，不同的結(jié)構(gòu)體系對解決建筑退臺的問題都有自身的優(yōu)點(diǎn)和弊病．在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)建筑的不同使用功能和造型特點(diǎn)，合理的選擇結(jié)構(gòu)體系，在滿足建筑結(jié)構(gòu)安全可靠的前提下，盡可能的滿足建筑物各種功能的要求，提高建筑物的經(jīng)濟(jì)美觀和實(shí)用性。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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