浅析宽扁梁结构

李逸波（广东省建科建筑设计院有限公司，广东广州510500）

浅析宽扁梁结构

李逸波（广东省建科建筑设计院有限公司，广东广州510500）

通过对宽扁梁的定义、优缺点、配筋构造和应用范围的分析探讨宽扁梁结构的设计方法。

宽扁梁；层高；结构净高；核心区；经济指标

1宽扁梁的定义

当框架梁梁截面宽度大于梁高时称为扁梁，只有当扁梁的截面宽度大于垂直梁轴线方向的柱宽度时才称为宽扁梁（图1）。扁梁在结构计算和配筋要求方面与普通框架梁无异，而宽扁梁在结构整体分析时需考虑其翼缘所起的作用而将其矩形截面乘以远大于1.0的刚度增大系数；此外，由于梁宽大于柱宽，故必须分节点内外核心区验算其受剪承载力。

2宽扁梁的优缺点

普通框架梁的梁高一般可取梁计算跨度的1/10～1/18，而宽扁梁的梁高比普通框架梁的梁高小，通常可取梁计算跨度的1/16～1/22（对于预应力梁可取1/20～1/25），另宽扁梁截面尺寸应符合下列要求：bb≤2bc，bb≤bc+hb，hb≥16d（其中为bc为柱截面宽度，圆形截面取柱直径的0.8倍；bb、hb分别为梁截面宽度和高度；d为柱纵筋直径）。正因如此，在层高相同条件下，宽扁梁结构可争取较高的结构净高，或者说在保持相同的结构净层高的前提下，宽扁梁结构可降低建筑层高。这对于总高度受限制的建筑物来说，通过降低层高而增加层数从而增加总面积则可取得可观的经济效益；而对于多层地下室来说，降低层高可减小地下室总埋深，其产生的良好经济指标更显著。从结构构件的相互连接方面衡量，宽扁梁可使结构达到强节点弱构件、强柱弱梁、强剪弱弯的效果，从而提高结构的抗震性能；由宽扁梁组成的楼盖平面刚度大于普通楼盖，其形成的“刚性楼板”更符合结构计算时的假设。

宽扁梁结构也有其缺点，相对于普通框架梁，其竖向线刚度较小，在承受相同的竖向荷载和水平荷载时，其配筋率要高得多，梁底、梁面筋的配筋率通常为普通框架梁的两倍，由此使其用钢量有较大程度的增加。以钢用量一项衡量，其经济性是较差的，以框架宽扁梁结构梁构件而言，其混凝土量也相应较大；另一方面，由线刚度较小的宽扁梁构成的框架，其侧向刚度较弱，在需要足够侧向刚度以抵御强风或地震作用的高层建筑，往往需要增加其他抗侧构件数量或加大抗侧构件的截面，相应增加结构成本。最典型的例子是框架-核心筒结构高层建筑，往往需要加设结构加强层以增强其抗侧刚度，而加设了加强层的结构自然形成竖向刚度突变从而对抗震不利。

此外，从设计这一环节来说，正如前述，宽扁梁结构的节点核心区应根据梁纵筋在柱宽范围内、外的截面面积比例，对柱宽以内和柱宽以外的范围分别验算受剪承载力外，有时还需验算竖向挠度和裂缝宽度，无形中增加了结构设计的工作量。

3宽扁梁的主要配筋构造

宽扁梁由于其宽度较大，有足够的横向宽度，故其主筋（底筋、面筋）能够且应该单层布置，以充分发挥其受弯钢筋的有效计算高度；由于梁宽大于柱宽，故充许部分主筋位于柱宽外的梁内通过，但上部钢筋锚入柱内的必须为全部上部钢筋的60%，且梁面贯通筋不宜少于面筋总面积的1/4～1/3。宽扁梁的箍筋为多肢箍，肢距不大于200mm；即使梁净高小于450mm，仍需放置间距不大于200mm、直径不小于12mm的腰筋。

宽扁梁中柱节点柱外核心区需配置附加水平箍筋及竖向拉筋，其直径与梁全跨箍筋相同；当核心区抗剪承载力不能满足计算要求时，还需配置附加腰筋；宽扁梁框架的边梁不宜采用宽度大于柱截面在该方向尺寸的梁；当与框架边梁相交的内部框架宽扁梁大于柱宽时，对边梁应采取措施，以考虑其受扭的不利影响。

4某工程扁梁柱节点算例

（1）有关计算参数：

柱截面：700×700；柱轴压力设计值：1189kN；柱高（-2层）4000mm；柱核芯区箍筋5φ14@100（X向）；

梁截面（X向）：1100×900；梁端最不利弯矩组合之和为：3425kN·m；梁纵筋在柱内和柱外配筋面积之比为：37：12；梁腰筋2φ14@100。

（2）①柱内核芯区的组合剪力设计值：

②柱外核芯区的组合剪力设计值：

（3）扁梁柱节点核芯区的受剪承载力和抗震验算：

②柱内截面：

③柱外截面：

扁梁柱节点核芯区符合要求。

5经济分析结果

以某建筑物设四层地下室为例，假设每层建筑面积为8000m3，每层层高由3.6m降为3.2m，则地下室总埋深降低了1.6m，由表1所列各项目的比较可使有利因素提高11%。

表1地下室总埋深效果比较

6宽扁梁的合适应用范围

综上所述，为了取得较合适合理的经济指标，又要充分发挥宽扁梁的优势，作者认为，宽扁梁结构不宜应用于整体结构中，尤其不应应用于整幢高层建筑中，仅适宜应用于整体结构的局部部位，尤其适宜应用于多层地下室的楼盖结构中。多层地下室采用宽扁梁楼盖就结构设计方面而言，可以由降低层高而减小地下室总埋深，如此一来，深基坑支护结构的受力（土压力和水压力）大为降低，基坑挖土数量大为减少，侧壁工程量将大为减少。建筑设计方面，入地下车库的斜车道可以缩短，从而增加了车库的有效使用面积，虽然宽扁梁的用钢量较多，但由于上述诸方面的优越性存在，综合分析，其经济指标不会比采用普通框架梁差。

［1］《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［2］《建筑抗震设计规范》（GB50010-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［3］《预应力混凝土结构抗震设计规范》（JGJ140-2004）.北京：中国建筑工业出版社，2004.

［4］《2003全国民用建筑工程设计技术措施-结构》.北京：中国计划出版社，2003.

TU318

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2095-2066（2016）20-0151-02

2016-6-29