性教学环节,一般高校都会有一周左右的时间进行混凝土单向板肋梁楼盖课程设计。从上世纪70年代后期到现在,该课程设计的形式以及内容变化不大。但随着对建筑结构体系的进一步认识和建筑物震害的调查,单向板肋梁楼盖课程设计采用的内框架结构形式已退出结构舞台。本文分析了单向板肋梁楼盖课程设计中存在的不足之处,并提出了相应的改革方案。
  关键词:建筑结构;单向板肋梁楼盖;课程设计;改革方案
  中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)47-0029-02
  一、引言
  建筑学专业的《建筑结构》课程通常在大三年级开设,学生经过二年多的建筑设计课程的学习,基本上可以将建筑的平面、立面、剖面结合起来整体思考简单的建筑空间,也即形成了初步的建筑空间概念。这是建筑学专业学生二年多的训练结果,尽管在他们的建筑空间中,还没有明确的建筑支撑体系,即建筑结构,但整体建筑空间概念是理解和掌握建筑与结构关系,是学好《建筑结构》课程的关键[1]。《建筑结构》课程一般均安排一个混凝土单向板肋梁楼盖设计的实践教学环节,该课程设计涉及考虑塑性内力重分布的计算理论、按弹性理论方法分析内力的计算理论、受弯构件正截面承载力的计算理论、斜截面承载力的计算理论等知识点。经由单向板肋梁楼盖策划,让建筑专业学生将所掌握的基本理论知识与设计方法渗透到全面的工程设计实践,以培养学生的设计能力及创造性思维能力,将所学知识融会贯通,为今后的设计和毕业后能尽快适应实际工程打下良好的基础。
  二、单向板肋梁楼盖课程设计存在的不足
  随着我国经济的高速发展,我国对建筑结构受力性能的研究投入推动了建筑业的革新。过去应用广泛的一些结构体系,如内框架结构体系在现在的抗震设防区已禁止使用。而目前单向板肋梁楼盖课程设计的支承体系仍为内框架体系,显然不合适[2][3]。因此,有必要改革《建筑结构》中混凝土单向板肋梁楼盖的课程设计。具体分析混凝土单向板肋梁楼盖课程设计,发现存在以下几点不足:
  1.楼盖的支承体系——内框架结构不满足现行规范要求。通过震后震害调查发现,内框架结构整体性差,各部分的刚度变化不均匀,抵抗地震灾害的能力和强度较差,所以此结构形式在地震中破坏比较严重。而今《建筑结构抗震规范》(GB50011-2010)[4](简称为抗震规范)中早就没有内框架结构体系方面的条文,说明内框架结构形式不能满足抗震设防区的要求。鉴于此,如果肋梁楼盖课程设计还继续应用内框架结构支承的楼盖,就与现行规范不符,因此必须对混凝土单向板肋梁楼盖课程设计进行改革,选择符合目前规范和工程实际的楼盖的支承体系。
  2.楼盖的结构布置存在问题。在混凝土单向板肋梁楼盖的楼盖结构布置中,一般是两个方向分别布置主梁和次梁(包括与柱相联的梁),此种结构布置导致楼盖二个方向的刚度差异较大,存在结构整体性差,此种楼盖结构布置,不利于学生对整体结构概念的真正理解,会使学生理解为结构布置只应该清楚一个方向就符合要求的错误观念。
  3.梁柱尺寸不满足“强柱弱梁”要求。混凝土单向板肋梁楼盖课程设计中的主梁设计,要求按弹性理论计算,并考虑内力的最不利组合。设计时假使主梁与柱线刚度比值大于4,柱对主梁的约束一般按铰支处理,主梁简化为多跨连续梁进行内力计算,此种设计假定即使简化了主梁的结构设计,但与实际工程结构的情况对比悬殊,也不符合现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计理念,使学生对正确结构概念产生偏差。
  上述几点是当今单向板肋梁楼盖课程设计的不足之处,所以,合理并正确地改革楼盖课程设计,以顺应规范和结构的发展,更好地培养人才。
  三、单向板肋梁楼盖课程设计的系统改革
  通过上述关于目前单向板肋梁楼盖课程设计当中的问题研究,对目前该课程设计的改进势在必行,做到课程设计教学内容要与现行规范相匹配,与实际工程相结合,力求使学生从学习中有所得、有所获。
  1.结构体系的选择。正因为支撑单向板肋梁楼盖的内框架结构体系不能再用,选择混凝土框架结构体系作为单向板肋梁楼盖的支撑体系是很合适的,现浇框架结构具有整体性好,平面布置灵活,整个结构具有良好的抗震性能。
  2.板和次梁的设计。板和次梁的设计,仍然按照教材中的设计方法进行,板和次梁内力计算时,要考虑其端部支座(主梁)对板和次梁的转动约束,查表时应依据端部为梁的情形进行。在确定楼板厚度时应综合考虑正常选取极限状态并且和另外专业工种配套管线的条件。尤其要仔细,较小的板厚无法满足工程中普遍的在板内预埋电管的施工方式。但是教材中单向板肋梁楼盖设计例题的板厚通常按80mm考虑,建议适当加大[5]。关于板,挑选1m视为计算单元,计算简图依旧是多跨连续梁,按斟酌塑性内力重分散查表计算板的内力;次梁计算单元的宽度取次梁左、右(或上、下)各二分之一次梁间距,计算简图同样为多跨连续梁,按斟酌塑性内力重分散查表计算次梁承受的现在弯矩和剪力。在目前的实际工程中,分离式配筋因施工困难度小,这种配筋方式的采用在工程中已受到重视。建议板和次梁的配筋设计,其上、下部钢筋应避开用弯起钢筋的配筋形式,达到和以后的工作实践相一致。
  3.主梁的设计。主梁计算单元的选取方法不变,内力计算仍然按照弹性理论进行,但计算简图不能将主梁简化为多跨连续梁,原则上为框架结构。建议按照分层法计算主梁的内力。计算中,要考虑主梁的活荷载最无效布置,各个计算恒载、多种活载单个作用下的内力。最后依照显示得出的结果,画主梁的弯矩、剪力包络图,作为配筋计算的根据。关于主梁配筋计算时,一般情况不可使用弯起钢筋,主梁斜截面抗剪由箍筋承担。这种配筋形式,主梁的抵抗弯矩图形状是:主梁下部通常为通长筋,其各正截面抵抗的弯矩没变化,主梁下部的抵抗弯矩图成矩形;主梁上部钢筋少数通长,一些钢筋绘制主梁的弯矩包络图在距离柱特定位置处截断,主梁上部所能承受的弯矩图为阶梯形。
  4.结构设计软件的应用。考虑到结构设计软件已成为设计院设计工作的重要工具,当单向板肋梁楼盖课程设计时期,教师需从国内设计院运用频繁的结构设计软件如PKPM、探索者等着手。学生不仅会手算,还要懂得运用软件实施结构设计项目,明白软件中各类参数的物理意义。
  四、结论
  混凝土单向板肋梁楼盖课程设计作为《建筑结构》实践性教学中至关重要的一环,必须针对其存在的问题进行改革。只有进行改革,才能保证课程设计的质量,让学生通过楼盖课程设计,更好地理解结构概念,真正做到融会贯通。
  参考文献:
  [1]刘雁.建筑学专业“建筑结构”课程的教学思考[J].高等建筑,2011,(04).
  [2]混凝土结构[M].第4版.北京:中国工业出版社,2008.
  [3]蓝宗建等.混凝土结构与砌体结构(第3版)[Z].南京:东南大学出版社,2011.
  [4]中华人民共和国住建部.抗震设计规范(GB50011-2010)[S].中国建筑工业出版社,2010.
  [5]中华人民共和国国家标准,混凝土结构设计规范(GB50010-2010)[S].中国建筑工业出版社,2011.