工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)研究

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)研究1.工程概況

本工程為某一高層大廈，該工程總高度為將近100m,總建筑面積為16萬(wàn)m2,地上為五層商業(yè)裙房，彼此連接在一起形成一個(gè)大空間、大底盤結(jié)構(gòu)，底盤的尺寸：長(zhǎng)108m,寬95m,上面有兩幢住宅和一幢公寓寫字樓，層高均為26層，地下為二層的車庫(kù)地下室，兼為人防。在本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及到高位轉(zhuǎn)換和多塔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)問(wèn)題，上部結(jié)構(gòu)分為三個(gè)塔樓，其結(jié)構(gòu)形式為大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)體系；轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)所處位置為五層屋頂層；結(jié)構(gòu)底部的形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系。主樓、大底盤以及裙房之間是通過(guò)澆筑混凝土后澆帶連續(xù)在一起的，各部位之間是不設(shè)置結(jié)構(gòu)縫的。二層地下室的人防設(shè)計(jì)等級(jí)為六級(jí)，裙房下基礎(chǔ)采用的形式為柱下樁基，而塔樓下基礎(chǔ)的形式為鉆孔灌注樁加筏板的結(jié)構(gòu)。本工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度為6度，（第一組）設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g;建筑抗震設(shè)防分類的類別為：下部大底盤商業(yè)建筑為乙類，上部塔樓住宅為丙類；建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，特征周期為0.51s.根據(jù)本工程的實(shí)際工程概況，對(duì)于本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中必須解決好的難題有以下幾點(diǎn)。

2.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

二層地下室不僅作為停車庫(kù)，同時(shí)兼有人防功能，平戰(zhàn)結(jié)合，地下室平面長(zhǎng)為108m,寬為93m,不需要設(shè)縫。對(duì)于本工程的大底盤多塔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)所要考慮的問(wèn)題為基礎(chǔ)的沉降和伸縮，經(jīng)過(guò)分開(kāi)采取的措施為：①為了減小沉降量，基礎(chǔ)的形式采取長(zhǎng)樁加樁筏的形式。②為了減小沉降差，樁適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行樁徑和樁長(zhǎng)的改變和合理搭配。③考慮采用后澆帶進(jìn)行部位的連接。④為了提高大體積混凝土的抗裂防滲能力，在混凝土中可以加入適量的外加劑。⑤為了減小溫度和材料收縮變形所帶來(lái)的不利影響，采取加強(qiáng)配筋等構(gòu)造措施，這樣可以很好的提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。在進(jìn)行筏板的配筋時(shí)，應(yīng)保證符合規(guī)范對(duì)最小配筋率的要求，應(yīng)控制在0.3%,同時(shí)通長(zhǎng)配筋的數(shù)量不得低于總配筋量的一半以上。⑥對(duì)于地下室墻體，應(yīng)適當(dāng)?shù)呐渲盟浇睿浇畹拈g距不得超過(guò)150,同時(shí)最小配筋率應(yīng)控制在0.6%.通過(guò)設(shè)計(jì)，本工程的塔樓下基礎(chǔ)所采用的鉆孔灌注樁的直徑為800mm,有效樁長(zhǎng)為38m,樁體進(jìn)入持力層的長(zhǎng)度為2~3m,根據(jù)計(jì)算，單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值約為6000kN;在進(jìn)行裙樓柱下鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到地下室底板的不均勻沉降，設(shè)計(jì)決定采用柱下灌注樁的直徑為700mm,樁的有效長(zhǎng)度為33m.通過(guò)兩種不同長(zhǎng)度樁的搭配使用，地基形成了變剛度體系，與上部荷載很好的協(xié)調(diào)在一起，這種方式有效的解決了不均勻沉降差過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)減小了工程造價(jià)。塔樓基礎(chǔ)所采用的筏板厚度均取為2.2m,裙樓柱下基礎(chǔ)采用交叉梁系，梁高1500,地下室設(shè)0.8m厚的混凝土底板。

3.上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震等級(jí)的確定

本工程使用功能較多，但是由于場(chǎng)地較小，因此采用的建筑形式為大底盤大空間帶轉(zhuǎn)換層的多塔樓復(fù)雜結(jié)構(gòu)。不同的抗震等級(jí)所對(duì)應(yīng)的抗震措施有所不同，而抗震等級(jí)的確定是根據(jù)抗震類別和結(jié)構(gòu)體系等進(jìn)行分析的。同一建筑可能存在不同的抗震類別，以及特殊的高位轉(zhuǎn)換構(gòu)件，因此在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)之前應(yīng)先對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)進(jìn)行確定，這是個(gè)相對(duì)復(fù)雜的工作。如何做好抗震等級(jí)的確定，主要考慮的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：①上部結(jié)構(gòu)分為三個(gè)塔樓，分別為住宅和公寓式寫字樓，其結(jié)構(gòu)形式為大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)體系：建筑高度100m以內(nèi)的抗震類別確定為丙類，A類高度，而對(duì)于建筑高度在31.3m以上的一般剪力墻而言，其非加強(qiáng)部位的抗震等級(jí)為三級(jí)，短肢強(qiáng)抗震等級(jí)確定為二級(jí)。②剪力墻：對(duì)于建筑高度在31.3m以上的剪力墻加強(qiáng)部位，其抗震類別確定為丙類，A類高度，本身該剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)為二級(jí)，但是由于本部位結(jié)構(gòu)為高位轉(zhuǎn)換，因此對(duì)于落地剪力墻的底部加強(qiáng)部位，其抗震等級(jí)應(yīng)適當(dāng)?shù)奶岣咭患?jí)。③高位轉(zhuǎn)換構(gòu)件：對(duì)于大底盤轉(zhuǎn)框支框架而言，其抗震類別確定為乙類，而抗震等級(jí)由于其為高位轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其等級(jí)為特一級(jí)。④裙樓內(nèi)其他框架：裙樓的抗震等級(jí)在進(jìn)行確定時(shí)不得低于主樓的抗震等級(jí)，因此對(duì)于底盤抗震等級(jí)為乙類，裙樓的抗震等級(jí)應(yīng)確定為一級(jí)。⑤本工程中，部分構(gòu)件的形式為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，因此根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，采用這種形式的礦支框架的抗震等級(jí)為一級(jí)，而位于高位轉(zhuǎn)換處的組合構(gòu)件，其抗震等級(jí)提高為特一級(jí)。

4.高位轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)措施

本建筑結(jié)構(gòu)七層以上的結(jié)構(gòu)為高位轉(zhuǎn)換層，標(biāo)高在25.6m以上，其中有部分剪力墻的形式為框支墻，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)所采用的構(gòu)件為鋼筋混凝土寬梁，本工程所使用的寬梁的具體尺寸為1200*2000mm,在轉(zhuǎn)換層的屋面板厚度取為250mm,在需要進(jìn)行開(kāi)洞的梁板附近，應(yīng)加大斷面尺寸和加強(qiáng)配筋。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于高位轉(zhuǎn)換，有許多的構(gòu)造要求，對(duì)于本工程而已，最主要構(gòu)造要求為以下幾點(diǎn)：塔樓下的框支柱所承受的軸力較大，根據(jù)要求，柱子截面不能過(guò)大，因此在框支柱的中心放置適量的鋼管或鋼骨，支柱的截面取為正方形，邊長(zhǎng)為1000.在進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置時(shí)，對(duì)于框支梁，應(yīng)盡量將其布置在柱中線上以減小偏心的作用，為了避免出現(xiàn)二次轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，設(shè)計(jì)將上部結(jié)構(gòu)的側(cè)力結(jié)構(gòu)放置在轉(zhuǎn)換梁上。

而盡量在轉(zhuǎn)換梁上放置剪力墻，同時(shí)加大剪力墻之間的間距，采用大開(kāi)間的形式；本工程為帶有轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，豎向抗側(cè)力構(gòu)件不能完整的連續(xù)在一起，因此加強(qiáng)傳遞剪力作用的樓板的剛度和強(qiáng)度，這樣才能保證樓板在傳力過(guò)程中能夠安全可靠的進(jìn)行。在構(gòu)造上，框支梁的截面尺寸應(yīng)符合規(guī)范要求，考慮剪壓比的影響?？蜣D(zhuǎn)換層的樓面厚度應(yīng)取為250mm,這樣才能保證樓板能夠安全可靠的進(jìn)行剪力的傳遞工作，配筋采用雙向雙層的方式。

5.大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)措施

對(duì)于結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，在本工程中也尤其重視，其著重點(diǎn)為結(jié)構(gòu)剪力墻在裙房以及主樓中的布置。塔樓的布置會(huì)對(duì)底盤產(chǎn)生偏心作用，而這個(gè)作用會(huì)使結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)反應(yīng)加劇，因此在結(jié)構(gòu)布置時(shí)，應(yīng)盡量減小塔樓與底盤的偏心作用。上部三個(gè)塔樓的形式為大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)體系，在剪力墻結(jié)構(gòu)中，芯筒內(nèi)墻對(duì)抗側(cè)剛度的影響甚小，因此在進(jìn)行剪力墻的布置時(shí)，主要考慮承受豎向荷載，采取減小墻體厚度的措施，這樣可以降低自重和減輕地震的振動(dòng)影響。墻體長(zhǎng)度與墻厚的比值應(yīng)在至少八倍以上，同時(shí)小于8m.在結(jié)構(gòu)的七層處為剪力墻厚度轉(zhuǎn)換層，在其以下的剪力墻，如果落地，則應(yīng)將其厚度增加到500mm;大底盤裙房是作為商用用途的，不能有夠多的混凝土墻，因此部分剪力墻修建成不落地的形式，形成框支剪力墻。同時(shí)，為了減小上部結(jié)構(gòu)剛度中心與底部剛度中心之間的距離，塔樓相對(duì)于底盤應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行布置，盡量減小塔樓與底盤之間的偏小，這樣才能提高整體剛度的均勻性，減小振動(dòng)帶來(lái)的扭轉(zhuǎn)作用。在底部的裙房入口出布置一道筒體剪力墻，墻體厚度取為300mm.

6.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)從概念設(shè)計(jì)來(lái)提出初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案思路，針對(duì)該工程中出現(xiàn)的大