大型商業(yè)中心超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案研究

1、    大型商業(yè)中心超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案研究    董朝專摘 要：文章結(jié)合工程實(shí)例，主要針對(duì)大型商業(yè)中心超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)與分析，主要從結(jié)構(gòu)布置、溫度應(yīng)力、技術(shù)措施等方面進(jìn)行了論述，以供參考。關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)；溫度作用；框架內(nèi)力1 工程概況沈陽(yáng)華強(qiáng)城市廣場(chǎng)位于沈陽(yáng)市沈河區(qū)青年大街西側(cè)，南一經(jīng)街的東側(cè)，十三緯路的兩側(cè)地塊內(nèi)。其中商業(yè)b區(qū)裙樓地面以下4層，主要為停車(chē)庫(kù)及商業(yè)用房；地面以上6層，建筑面積約9.5萬(wàn)m2，主要為各種業(yè)態(tài)的商業(yè)店和電影院，主屋面為鋼梁玻璃屋面。各塔樓地上部分在與商業(yè)b區(qū)裙樓交接位置處設(shè)變形縫分開(kāi)，地下室不設(shè)縫。裙樓建筑平面

2、最長(zhǎng)處為170米，最寬處為115米。2 結(jié)構(gòu)布置本工程主體結(jié)構(gòu)采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)典型柱網(wǎng)尺寸為8.4 m×8.4m，26層北部、中部、東部設(shè)有中庭，中間用一端鉸接，一端滑移的鋼連廊連接，以釋放部分溫度及收縮應(yīng)力。因建筑使用功能要求，平面上無(wú)法設(shè)置變形縫將其斷開(kāi)，結(jié)構(gòu)平面超長(zhǎng)且不規(guī)則，平面上每隔50m設(shè)置一道溫度溝。3 超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本工程建筑平面最長(zhǎng)處為170米，最寬處為115米，平面尺寸均遠(yuǎn)超出混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（gb500102010）中框架剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距55m的要求，屬典型的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。其中二層商業(yè)部分平面在建筑平面中長(zhǎng)度最長(zhǎng)，且受到底層柱的約束，溫度應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)

3、力的影響尤為突出。本文主要針對(duì)首層框架柱與二層樓板、梁溫度內(nèi)力及變形問(wèn)題進(jìn)行分析，介紹超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)溫度作用分析與結(jié)構(gòu)處理技術(shù)措施。3.1 溫度分析外界溫度變化會(huì)引起熱脹冷縮，產(chǎn)生約束應(yīng)力，引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布。溫度收縮應(yīng)力是超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要解決的主要問(wèn)題，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因自然環(huán)境變化，引起的溫差荷載效應(yīng)可分為三種類型： 季節(jié)溫差、日照溫差和驟降溫差。由于長(zhǎng)期溫度荷載作用下的穩(wěn)態(tài)溫度效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)起控制作用，驟降溫差和日照溫差引起的短期溫度作用只考慮溫度場(chǎng)趨于穩(wěn)定后的溫度效應(yīng)。因此，本文結(jié)構(gòu)溫差荷載取值按季節(jié)性溫差計(jì)算，取日平均極限高溫、日平均極限低溫與結(jié)構(gòu)成型時(shí)溫度的差值作為荷載作用計(jì)算，極限日

4、平均溫度取30年一遇值，結(jié)構(gòu)成型時(shí)溫度取月平均氣溫。在正常使用情況下，室內(nèi)溫度約保持在25 ，最低溫度暫定為-5。3.1.1混凝土收縮變形與徐變結(jié)構(gòu)合攏時(shí)混凝土未完成的收縮量為8.61 ×10-5，其混凝土當(dāng)量溫差為8.6。參照王鐵夢(mèng)工程結(jié)構(gòu)裂縫控制中提供的數(shù)據(jù)，松弛系數(shù)為0.3，在計(jì)算彈性應(yīng)力后乘以松弛系數(shù)作為截面設(shè)計(jì)的應(yīng)力。3.1.2計(jì)算溫差取值考慮季節(jié)溫差，混凝土收縮變形的當(dāng)量溫差與補(bǔ)償收縮混凝土的補(bǔ)償作用當(dāng)量溫差，正常使用階段溫差取值詳表下表。3.2 溫度作用下的框架內(nèi)力框架柱內(nèi)力分布特點(diǎn)：角部的框架柱內(nèi)力較大，內(nèi)框架柱由于溫度效應(yīng)較小，內(nèi)力相對(duì)較小。柱最大拉力為9839kn

5、，最大彎矩為3687 kn·m?？紤]到混凝土結(jié)構(gòu)帶裂縫工作，采用剛度折減系數(shù)0.6、溫度作用組合系數(shù)0.7、分項(xiàng)系數(shù)1.3進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析。當(dāng)考慮溫度工況進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，靠近邊跨的柱內(nèi)力增加，配筋率提高，符合上文分析的內(nèi)力變化趨勢(shì)。柱配筋變化如表1所示，由配筋率可以看出，部分柱配筋的增幅較大，可見(jiàn)對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度作用分析是非常必要的。3.3 溫度作用下的梁應(yīng)力梁軸向拉應(yīng)力為1.8mpa， 溫度所需配筋率為0.15%。樓層含有鋼梁和型鋼混凝土梁，在溫度作用下結(jié)構(gòu)整體協(xié)調(diào)，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)部分的應(yīng)力比混凝土部分的應(yīng)力高，但均低于鋼材設(shè)計(jì)應(yīng)力值的25%?；炷敛糠郑?yàn)闇囟葴系脑O(shè)置，溫度應(yīng)力大部分

6、集中于橫跨溫度溝的框梁上，所以著重考慮橫跨溫度溝的砼梁（應(yīng)力集中處）的溫度應(yīng)力，以滿足受力和使用要求。3.4 溫度作用下的樓板應(yīng)力溫度對(duì)樓板的作用主要表現(xiàn)為降溫工況下樓板內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，采用有限元軟件進(jìn)行整體建模，分析其在降溫工況下樓板的溫度應(yīng)力，降溫工況下的樓板最大主應(yīng)力見(jiàn)圖1。樓板溫度應(yīng)力分布特點(diǎn)為：拉應(yīng)力在中部大，四周小，長(zhǎng)方向大，短方向小，降溫工況在端柱位置形成負(fù)應(yīng)力區(qū)，其為整體協(xié)調(diào)變形的結(jié)果。樓板在開(kāi)洞邊、轉(zhuǎn)折凹凸位置產(chǎn)生應(yīng)力突變，在應(yīng)力集中部位設(shè)置加強(qiáng)區(qū)。因樓板溫度筋由降溫工況控制，考慮降溫工況下的效應(yīng)與0.3的應(yīng)力松弛系數(shù)，進(jìn)行樓板溫度應(yīng)力下的構(gòu)件設(shè)計(jì)。3.5超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)其它技術(shù)處理

7、措施（1）材料 采用補(bǔ)償收縮混凝土，以提高結(jié)構(gòu)自身抗裂性能，控制裂縫開(kāi)展。選用質(zhì)量穩(wěn)定、低水化熱和含堿量較低的水泥和堅(jiān)固耐久、級(jí)配合格、粒形良好的骨料；盡量降低拌和水的用量，控制砂率0.350.42，水膠比不宜大于0.5；粉煤灰摻量不宜超過(guò)膠凝材料用量的40%，礦渣粉的摻量不宜超過(guò)膠凝材料用量的50%。（2）施工 每隔40m左右設(shè)置800mm寬的收縮后澆帶，從基礎(chǔ)直到屋面。該后澆帶在其兩側(cè)結(jié)構(gòu)施工完兩個(gè)月后，采用比相應(yīng)構(gòu)件部位混凝土強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)的微膨脹混凝土進(jìn)行補(bǔ)澆。采用有效的保溫保濕措施，砼入模溫度不大于28，控制混凝土內(nèi)外溫差不超過(guò)25，溫度陡降不超過(guò)10，以部分抵消混凝土收縮和溫度應(yīng)力

8、對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響。在混凝土澆筑施工中，采取二次振搗措施，并加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，特別是前期養(yǎng)護(hù)。4 結(jié)論（1）針對(duì)結(jié)構(gòu)的整體特征，選取了面積最大、長(zhǎng)度最長(zhǎng)的一層進(jìn)行分析，并得到了具有代表性的結(jié)果，對(duì)于整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。（2）通過(guò)對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)在溫度作用下的內(nèi)力分析，得到了溫度內(nèi)力的分布情況，并對(duì)應(yīng)力較大的部位進(jìn)行了加強(qiáng)。這種做法既保證了結(jié)構(gòu)的承載力要求，又創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。（3）對(duì)于結(jié)構(gòu)材料與施工，也采取了相應(yīng)的措施，如采用在混凝土中摻入膨脹劑與設(shè)置施工后澆帶等，以保證超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的工作性能，并降低結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。參考文獻(xiàn)1 gb50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范s.北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.2 盧先軍.深圳北站東廣場(chǎng)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)j.建筑結(jié)構(gòu)，2012，42（4）：44-64.3 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社