賓館后勤用房結構設計研究

第第頁賓館后勤用房結構設計研究【摘要】上海隨著城市化進程的不斷深入，各類建筑如雨后春筍般紛紛崛地而起。在寸土寸金，土地資源有限的背景下，對于改、擴建工程而言，其將會受到安全、經(jīng)濟、環(huán)境、技術等諸多因素的制約，因此，予以適宜的結構設計考慮便顯得尤為重要。這樣既能夠保證建筑工程的穩(wěn)定性、安全性，也同時保證了工程的經(jīng)濟性及合理性，從而為使用方提供理想的工作以及使用場所。

【關鍵詞】舊房周邊，沉降縫，地基設計，上部結構設計

一、工程概況

本工程為上海某賓館內(nèi)，新建一棟后勤用房，要求新建建筑與臨近的原建筑物相通。新建后勤用房建筑面積每層約為158m2，總建筑面積約為321m2（其中室外樓梯面積為5m2）。后勤用房地上2層，無地下室，建筑物高度約為7.55m，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構。建筑使用年限五十年。

本工程的混凝土結構的環(huán)境類別：IIa類。結構的抗震等級和抗震設防類別：框架的抗震等級為三級；抗震設防類別為丙類?？拐鹪O防烈度：7度，設計基本地震加速度值為0.1g，設計地震分組為第一組。50年一遇的基本風壓：0.55kN/m2，地面粗糙度：B類。本工程地基基礎設計等級為丙級，場地類別為Ⅳ類。

根據(jù)上海某賓館動力房、后勤樓改造工程、門衛(wèi)綜合樓巖土工程勘察報告顯示：天然地基承載力設計值按地基承載力特征值fak=95kpa。本工程基礎為柱下條型基礎，基礎埋深定為-2.100m。②-1層褐黃色土層作為基礎持力層。

二、結構設計

所謂結構設計，簡單來說就是用結構所呈現(xiàn)出來的一種形式，一種結構語言來表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達的東西。結構語言就是結構工程師從建筑及其它專業(yè)圖紙中所提取出來的一些相關的結構元素。它包括基礎、柱、梁、板、墻體、樓梯及其他細節(jié)部位等等。然后用這些結構元素構成的結構體系在各種情況下所產(chǎn)生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎。結構設計的內(nèi)容由上可知也可分為：基礎設計、上部結構設計及細部設計。

本工程前提需在原賓館范圍內(nèi)，新建一棟與臨近的原建筑物相通的后勤用房，因場地的特殊性及業(yè)主的特殊要求，事先展開對新老建筑物基礎設計及結構整體布置合理性的思考顯得尤為重要。

1、沉降縫設計

此工程因需與原臨近建筑物形成相通，因此必然涉及新老建筑物基礎設計不同的問題。原建筑物基礎的結構和尺寸是根據(jù)建筑物原有上部荷載、地質條件等相關因素而確定，并沒有考慮到后續(xù)新增建筑物建成后帶來的新荷載的影響。經(jīng)過多年的使用，原建筑基礎下面的持力層和下臥層，在上部荷載的影響下，已經(jīng)基本牢固，建筑物的整個沉降也已趨于穩(wěn)定。但此次新建的后勤用房地基則不然，它會隨著上部傳來的各種組合荷載產(chǎn)生附加應力，在后勤用房建成及投入使用一段時間后，新建的后勤用房所產(chǎn)生的沉降量必然大于原建筑物基礎的沉降量。因此考慮到后勤用房建成后所產(chǎn)生的沉降會給原有建筑物基礎帶來不利因素，故本次結構設計首先考慮在新老基礎之間設置沉降縫。

沉降縫在地震區(qū)應符合防震縫的要求。本工程在上海，根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）第6.1.4條條文說明，鋼筋混凝土房屋需要設置防震縫時，應符合下列要求：

（1）框架結構（包括設置少量抗震墻的框架結構）房屋的防震縫寬度，當高度不超過15m時不應小于100mm；超過15m時，6度、7度、8度、和9度相應每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。

（2）框架-抗震墻結構房屋的防震縫寬度可采用上述1）項中規(guī)定數(shù)值的70%，抗震墻結構房屋的防震縫寬度可采用1）項規(guī)定數(shù)值的50%；且均不宜小于100mm。

（3）防震縫兩側結構類型不同時，宜按需要較寬防震縫的結構類型和較低房屋高度確定縫寬。[1]

本工程為框架結構，建筑物高度約為7.55m

2、地基設計：

地基基礎是建筑物的地下隱蔽工程，事故的苗頭不宜察覺，一旦出現(xiàn)事故，難以補救，甚至造成災難性的后果。目前常見的建筑物傾斜、建筑物墻體開裂、建筑地基嚴重下沉等等，都與地基設計有關。

工程師根據(jù)建筑物的性質、規(guī)模、高度、體型、場地和地基條件的復雜程度，需進行合理的地基基礎設計。

本工程根據(jù)地質報告由機械工業(yè)即第三勘察研究院2005年11月許勘[2]

勘察點K8、K94-4’、5-5’剖面圖

根據(jù)現(xiàn)代設計院±0.000相當于絕對標高4.600

室內(nèi)外高差0.450，相當于絕對標高4.150。

地耐力：地基承載力設計值：fa=118KPa

地基承載特征值：fak=95KPa

因本工程臨近原建筑物，基礎設計時，除需做沉降縫考慮外，還需考慮如下問題：

1）工程基礎形式選用：選用柱下條形基礎，柱下條形基礎稱為擴展基礎，擴展基礎的作用是把墻或柱的荷載側向擴展到土中，使之滿足地基承載力和變形的要求。柱下條形基礎橫截面為倒T形，基礎梁高度根據(jù)基底反力可取柱距的1/4～1/8，本工程?、圯S條基為列，柱距6000mm，取值900mm（范圍可750mm～1500mm）。翼板厚度取值250mm?；A埋深2.080m。砼：C25。

2）新建筑物基礎局部會與原建筑物基礎相碰，且新建筑物上部墻體需有立足點，故③軸處基礎（臨近原建筑基礎處）局部需做懸挑梁設計，這樣設計基礎時，需考慮偏心問題。

取③軸基礎進行設計：

上部荷載由SATWE計算傳下：

③軸底板計算：

3）基礎開挖設計考慮：因臨近原建筑物，故基礎開挖時，需對原建筑基礎進行支模保護，且基礎回填土均應分層夯實其壓實系數(shù)不小于入c=0.93。

4）為滿足截面的配筋要求，地基梁設計還應滿足一些構造要求：

a）梁高大于300mm且滿足柱下鋼筋混凝土條形基礎梁的高度宜為柱距的1/4～1/8時，縱向受力筋d≥10mm，一般取d=10mm～25mm。

b）本工程地基梁高>800mm，箍筋直筋應≥8mm；當梁中配有計算需要的受壓鋼筋時，箍筋直徑不應小于縱向受壓鋼筋最大直徑的2.5倍，此時所配的箍筋的間距應≤15d（其中d為縱向受壓鋼筋的最小直徑）；當一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋多于5根且d>18mm時，箍筋間距不應大于10d。

c）本工程地基梁高>800mm，箍筋的最大間距：V>0.7ftbh0，最大間距為300mm，V800mm，且一層內(nèi)縱向受壓鋼筋多于4根，所以應設置復合箍筋。

d）本工程地基梁高>800mm，梁的兩側面沿高度每隔300mm～400mm應各設1根直徑不小于12mm的縱向構造筋且應設拉筋（拉筋直筋與箍筋直徑一樣，間距為2倍箍筋間距）

3、上部結構設計：

上部結構設計是結構設計中除地基基礎以上部位的結構設計。本工程上部結構建模及計算均采用軟件PKPMCAD。根據(jù)業(yè)主要求，本建筑物一層為蔬菜準備間，二層為倉庫，屋面為上人屋面，故上部結構荷載取值：根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）表4.1.1

活載：辦公樓：2.0KN/m2，樓梯：2.0KN/m2，懸臂端：2.5KN/m2

屋面：2.0KN/m2（上人屋面）

恒載：根據(jù)建筑材料計算

樓面：找平層：0.68KN/m2，鋼筋砼板2.7KN/m2，板底粉刷：0.6KN/m2

合計：3.98KN/m2（實際取用4.5KN/m2）

屋面：

1）水泥砂漿找平層0.4KN/m2

2）三元乙丙橡膠防水片材0.25KN/m2

3）1：8水泥膨脹珍珠巖找坡層0.256KN/m2

4）水泥砂漿找平層0.4KN/m2

5）鋼筋砼板3.24KN/m2

6）板底粉刷0.6KN/m2

填充墻面荷載標準值：外墻采用190厚砼小型砌塊灌實：2.36KN/m2；內(nèi)墻采用200厚空心砌塊：1.64KN/m2。材料采用：樓屋板、梁均為：C30。

框架柱取值：利用軸壓比=N/fcA公式（N―柱的軸壓力；fc―砼抗壓強度設計值；A―柱的截面面積）根據(jù)工程抗震等級為三級；抗震設防烈度：7度；H

框架梁高度一般取值L/12～L/8，原②/B軸設計框架柱，②軸框架梁界面高度可取500～700mm，B軸框架梁界面高度可取400～600mm。但在初步設計方案給業(yè)主審視過程中，業(yè)主提出需要有大空間，利于后期室內(nèi)物品放置。故在施工圖設計過程中取消了原②/B軸設計的框架柱，這對于②軸及B軸處框架梁設計有很直接的影響。②軸及B軸處框架梁形成了大跨框架梁，因這一特殊原因，進行多次反復建模比較。最終②軸框架梁取值350×800mm，B軸框架梁取值350×850mm。根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）第10.2.13條條文說明“位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋（箍筋、吊筋）承擔，附加橫向鋼筋宜采用箍筋?！盵3]故設計兩個方向井字梁相交處及其他相等高度梁十字交叉處，跨度較短梁中縱筋放置于長跨梁中縱筋的外皮，并在相交處兩個方向梁中設置密箍，每側各三道，箍筋直徑為Ф8。

因新建筑物上部需與原建筑物相通，故局部與原建筑臨近的梁均做懸挑梁設計，且上部結構沉降縫需做后期建筑處理。

三、結語

綜上，本工程通過增設新老建筑物之間沉降縫，來解決新建筑物沉降會帶來的不利因素影響，以及合理的框架結構布置，來滿足工程設計及業(yè)主的使用要求。對于事后建筑物建成一段時間后的回訪，沒有出現(xiàn)諸如不均勻沉降造成的裂縫之類的異常，所以在結構設計中，我們每一個設計者都應