大型超市結構設計探索

大型超市結構設計探索摘要：本文通過結合大連山姆會員店設計實例以及相關實踐經(jīng)驗，提出對于商場的結構方案選取，針對商場不設縫而提出室內(nèi)恒溫下超長結構的應對以及室外溫度計變化劇烈的環(huán)境下結構超長的應對措施，以及針對商場荷載大特點而優(yōu)化結構設計方案，同時總結了一些設計建議，為同類工程所參考。

關鍵詞：商場設計；綜合體設計；溫度應力；結構設計

1．工程概況

大連山姆會員店地上5層（含夾層），局部地下一層，地面以上高度22.2米，地下室埋深5.7米。總建筑面積地上約51891平方米，總用地面積26758平方米。該建筑類型屬于大型超市，柱網(wǎng)較大，商場部位標準柱跨為12米，上部兩層大型超市和兩層停車庫，結構型式采用鋼筋混凝土框架結構。

2.商場結構方案考慮

對于商場結構方案選取來說應當在保證結構安全、滿足使用功能、符合國家強條規(guī)范和節(jié)能、環(huán)保要求的前提下，盡量做到美觀、經(jīng)濟、實用。從工程實踐情況來看，針對大型商業(yè)建筑獨立設置（無塔樓的情況）時一般為3~6層大體量建筑，這種情況的結構類型適宜采用框架結構，不應采用框架剪力墻結構。對于大商業(yè)作為塔樓的裙房設置時，當塔樓與裙房之間不能分縫時，可能存在塔樓偏置，裙房盡量采用框架結構，必要時也可考慮框架剪力墻結構。對于本大型商場工程，上部兩層大型超市和兩層停車庫，結構型式采用鋼筋混凝土框架結構。

3．溫度應力問題及其應對分析

該建筑的使用特點決定了按照國家規(guī)范規(guī)定設縫會給建筑帶來較大的使用不便，對應建筑超市部分由于使用功能的要求而結構設計時采取不設縫。但鑒于該部分建筑水平投影總長120m，按照國家規(guī)范要求框架結構設縫距離為55m，該建筑要求不設縫總長已大大超過國家規(guī)范要求，僅僅采用普通的加強措施已無法滿足設計要求。同時，對該結構采取溫度應力計算，經(jīng)過結構溫度應力計算結果表明，如果溫差變化較大用加大鋼筋用量來抵抗混凝土收縮徐變和溫度應力已無法實現(xiàn)。

較大的溫度應力會導致混凝土出現(xiàn)裂縫，其主要有兩部分組成：（1）混凝土澆搗時的收縮裂縫，此類裂縫在混凝土的裂縫中占到了絕大部分的比例。（2）結構在使用中由于溫度變化而造成的混凝土收縮、膨脹應力造成的混凝土結構裂縫，該裂縫在建筑使用的長期變形中出現(xiàn)。特別是在北方溫差變化加大地區(qū)，該溫度裂縫在建筑平面的角部與溫度應力云圖邊界呈同等位置分布。為有效地解決以上的溫度應力問題將該問題分為兩個部分來解決：

（1）室內(nèi)恒溫下超長結構的應對；

（2）室外溫度計變化劇烈的環(huán)境下結構超長的應對。

所對應的技術措施：（1）對于結構室內(nèi)恒溫（或較小溫度變化）下超長混凝土框架結構的裂縫分布主要和施工期間的工序和混凝土澆搗質量有關，因為溫度變化較小，溫度應力已不成為決定因素。所以混凝土的澆搗、施工順序、混凝土的配合比、及混凝土中外加劑成了重要的防治抗裂的技術內(nèi)容。在超長部位根據(jù)不同的平面位置設置出多塊混凝土澆筑區(qū)域采取分批澆筑，每批澆筑的混凝土區(qū)域均以20m區(qū)域跳倉澆筑。在建筑中部設置一條貫通建筑長度方向的膨脹后澆帶，膨脹后澆帶寬2m，在結構屋頂混凝土達到設計強度前不得封堵。

（2）針對室外露天框架結構的使用環(huán)境較惡劣，在此位置除了采用于室內(nèi)相同的技術手段外需要針對該部位的特殊情況做處理。采用與室內(nèi)相同的技術手段，在樓板頂部車道耐磨層內(nèi)設置保溫層，防止溫度影響劇烈，使得結構總體處于溫度緩慢變化階段；同時在樓板底部亦設置保溫層。對于本結構的露天區(qū)域部位加大板鋼筋配筋量。

4．商場荷載大的結構設計應對

針對商場部位荷載較大，商場部位結構設計時要充分考慮到叉車行走荷載，及三米高貨架荷載。同時在本商場結構設計時，因為局部夾層的存在使的局部框架梁梁高受到限制，為解決此問題，本結構設計時在梁的布置上采用了幾種方案模式來初算評估，方案分別是：

（1）十字交叉梁及其板內(nèi)僅有雙向（每向各一根）次梁。

（2）井字次梁及其板內(nèi)每個方向兩根均部次梁。

（3）單向次梁及其在短跨方向采用兩根次梁。

針對商場荷載大特點，通過對上述三種結構方案采取計算分析比較，計算結果中表明，其中方案一的梁配筋及板配筋最大，同時梁的高度也最高，為最不經(jīng)濟的的做法。方案二配筋均勻，平面結構剛度較大，但是配筋梁也不小，同時會造成施工的不便，以及每根次梁均需支模板，該項費用及人工均不經(jīng)濟。而方案三在短跨方向梁配筋較大，但長跨均為構造配筋，同時樓板因為是單向板，在非受力方向配筋可大大減少。

5．商場的基礎設計應對

根據(jù)本商場野外鉆探同時結合當?shù)亟?jīng)驗，本工程各巖土層承載力如下：雜填土：不宜作天然地基；淤泥質粉質粘土為fak=75kpa；全風化鈣質板巖為fak=200kpa，e0=11mpa；強風化鈣質板巖為fak=400kpa，e0=45mpa；中風化鈣質板巖為fa=1200kpa，frk=23412kpa。本工程場地抗震設防烈度7度，設計基本地震加速度0.10g，設計地震分組為第一組。根據(jù)已施工鉆孔，初步判定建筑場地類別ⅱ類，屬建筑抗震不利地段。從揭露的場地地質條件，擬建建筑物基礎型式采用機械成孔灌注樁，樁端持力層采用穩(wěn)定的中風化鈣質板巖。

對本工程采用機械成孔灌注樁應在施工前應進行現(xiàn)場試成孔，以測試成孔可能性及樁參數(shù)。同時針對本商場特點進行樁基采取如下應對措施。本建筑類型屬于大型超市，柱網(wǎng)較大，商場部位標準柱跨為12米，上部兩層大型超市和兩層停車庫。該建筑位置屬于濱海位置，底部穩(wěn)定持力層（中風化鈣質板巖）分布極不均勻，頂部最大高差接近十米但巖層結構良好，屬于較好的持力層。由于上部荷載較大在分析該地塊地質報告后決定采用長、短樁（墩）基礎來充分發(fā)揮中風化鈣質板巖的承載力。該建筑采用嵌巖長、短樁結合，樁直徑分為兩種1.0m及1.4m，樁（墩）長6m~24m不等。同時由于持力層較好，嵌巖樁所以不存在沉降不均勻問題。但如何檢測樁基承載力成為該建筑樁基施工及檢驗的焦點問題。直徑較小的樁基1.0m直徑，采用靜壓堆載試樁，以節(jié)約試樁費用；直徑較大的樁基1.4m直徑樁承載力已高達14400kn，用較普遍使用的靜壓堆載壓樁已不適合，當?shù)匾酂o此高承載力的平衡梁，經(jīng)多方商討后決定采用鉆心取樣結合低應變測試來檢驗樁基承載力。

6．結語

文章通過結合大連山姆會員店結構設計情況，提出對于商場的結構方案選取，針對商場不設縫而提出室內(nèi)恒溫下超長結構的應對以及室外溫度計變化劇烈的環(huán)境下結構超長的應對措施，提出加強混凝土澆搗質量，以及在樓板頂部車道耐磨層內(nèi)設置保溫層，防止溫度影響劇烈，使得結構總體處于溫度緩慢變化階段；通過采取以上措施后該建筑經(jīng)過一家年的交付使用，未出現(xiàn)裂縫，得到業(yè)主好評。另外針對商場荷載較大的特點而提出三種結構優(yōu)化設計方案，從方案比較分析表明，采取單向次梁及其在短跨方向采用兩根次梁方案，在短跨方向梁配筋較大，但長跨均為構造配筋，同時樓板因為是單向板，在非受力方向配筋可大大減少?；A設計結合當?shù)爻至犹攸c及習慣性做法經(jīng)過優(yōu)化設計及檢驗方案得到了業(yè)主和當?shù)刂鞴懿块T的認可和首肯。

參考文獻：

[1]馮博，孫攀.