大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算分析探討

吳晟彥

廣西梧州市城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，廣西梧州 543002

大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算分析探討

吳晟彥

廣西梧州市城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，廣西梧州 543002

隨著大底盤(pán)空間的需求，大底盤(pán)建筑逐漸得到應(yīng)用。本文將結(jié)合某多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)，對(duì)該大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等進(jìn)行深入分析探討，提出對(duì)于多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其裙房的屋頂樓板是設(shè)計(jì)重點(diǎn)；同時(shí)采取有限元軟件對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，分析結(jié)果表明，所采取的設(shè)計(jì)技術(shù)措施可有效確保該結(jié)構(gòu)的安全性，值得類似工程參考。

高層建筑；塔樓設(shè)計(jì)；大底盤(pán)結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1 工程簡(jiǎn)介

本大底盤(pán)工程包括四個(gè)單體建筑、三層大底盤(pán)空間以及一個(gè)一層的地下室。其中，一號(hào)樓為地上五層的公共建筑，建筑高度為地上24.00m。二號(hào)樓為地上二十四層的一類高層商住樓，建筑高度為地上73.35m；三號(hào)樓為地上二十二層的一類塔式高層住宅，建筑高度為地上66.95m；四號(hào)樓為地上十八層二類塔式高層住宅，建筑高度為56.00m。地下室功能為設(shè)備用房、小型車(chē)及微型車(chē)停車(chē)庫(kù)，建筑層高為最小處為3.90m。高層部分采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。經(jīng)勘查表明，該工程的場(chǎng)地及附近未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，同時(shí)未發(fā)現(xiàn)古河道、溝濱、墓穴、防空洞以及孤石等對(duì)工程不利的埋藏物，無(wú)斷裂構(gòu)造、斷層、巖溶、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用，場(chǎng)地穩(wěn)定，持力層為基巖，適宜建筑。另外，該工程場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組第一組；建筑場(chǎng)地類別為II類；經(jīng)進(jìn)行地基土液化可能性判別，該場(chǎng)地為非液化場(chǎng)地。

2 塔樓和大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 抗震等級(jí)

鑒于本工程所有裙樓的建筑高度并沒(méi)有超限，其中建筑高度最高為二號(hào)樓73.35m，根據(jù)抗震規(guī)范規(guī)定，本結(jié)構(gòu)屬于A級(jí)高層建筑，從規(guī)范可查出本工程塔樓的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級(jí)最高為二級(jí)，只需要按照一般抗震設(shè)計(jì)措施以及構(gòu)造措施即可。

2.2 塔樓和大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）本工程的上部結(jié)構(gòu)結(jié)合建筑平面要求以及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求設(shè)置了伸縮縫；

2）高層部分上部結(jié)構(gòu)按樓層高度和初步計(jì)算結(jié)果采用剪力墻體結(jié)構(gòu)，對(duì)于地下室則采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)即可，對(duì)于地下室側(cè)壁則采用鋼筋混凝土剪力墻擋土，消防水池采用鋼筋混凝土墻，地下室頂板厚度取160mm，消防車(chē)道板厚度取200mm；

3）鑒于本工程的是多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)類型來(lái)說(shuō)，塔樓的嵌固層在裙房頂板，而且本結(jié)構(gòu)的大底盤(pán)上部存在4棟塔樓，對(duì)于裙房屋頂?shù)臉前逶O(shè)計(jì)更為嚴(yán)格。為此本工程的裙房屋頂樓板厚度取為200mm，采取雙層雙向配筋。對(duì)于商場(chǎng)及主樓普通梁板板厚取100mm或120mm，普通屋面板厚取150mm；

4）為了加強(qiáng)多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能，本結(jié)構(gòu)的主要水平構(gòu)件以及所有豎向抗側(cè)構(gòu)件按照中震設(shè)計(jì)，作用效應(yīng)和材料強(qiáng)度取設(shè)計(jì)值；

5）本多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)，其裙房主要是用于作為大型商場(chǎng)，因此為了滿足裙房的底層大空間需要，本結(jié)構(gòu)的底部采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，并且通過(guò)梁式結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在布置本結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件時(shí)，為了能夠更好地確保轉(zhuǎn)換層上下部抗側(cè)力剛度能夠接近，在本結(jié)構(gòu)的的角部以及中部均設(shè)置有落地剪力墻，對(duì)于落地剪力墻的墻體厚度取為500mm。

2.3 地下室以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1）本工程的地下室為1層，地下室一層頂板作為結(jié)構(gòu)的嵌固層。鑒于本工程的地下室結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)方案對(duì)比分析，地下室頂板采用預(yù)應(yīng)力無(wú)梁樓蓋，采取這種樓蓋類型，不僅可以有效地解決地下室超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)帶來(lái)混凝土的收縮裂縫問(wèn)題，同時(shí)還可以在地下室層高不變的情況下有效地減小地下室的開(kāi)挖深度；

2）鑒于本工程的設(shè)計(jì)抗浮水位標(biāo)高為12.2m，地下室底板底標(biāo)高為7.8m，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的地下室底板進(jìn)行抗浮計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為本地下室底板的水浮力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為64kN/m2，而本結(jié)構(gòu)的地下室部分結(jié)構(gòu)自重約為30kN/m2，顯然地下室結(jié)構(gòu)的自重小于水浮力，因此，需要對(duì)本結(jié)構(gòu)的地下室底板進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。經(jīng)比較，最終本結(jié)構(gòu)的地下室底板的抗浮設(shè)計(jì)采取抗浮錨桿，可有效地滿足地下室底板的抗浮要求；

3）高層基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)資料結(jié)合高層本身的結(jié)構(gòu)荷載特點(diǎn)，經(jīng)與甲方及地勘單位協(xié)商采用大直徑人工挖孔樁基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)施工中應(yīng)采取措施保證施工安全和樁孔成樁質(zhì)量。采用中等風(fēng)化泥巖為持力層。樁端承載力特征值qpa>2 000kPa。地下室側(cè)壁采用鋼筋混凝土擋土墻擋土。樁基采用大直徑人工挖孔樁基礎(chǔ)，樁端持力層為中風(fēng)化泥巖，進(jìn)入持力層深度>1倍樁徑。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

由于本工程塔樓數(shù)為4棟，為多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)類型，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析時(shí)選用SATWE（結(jié)構(gòu)空間有限元分析設(shè)計(jì)軟件）和PMSAP（復(fù)雜結(jié)構(gòu)空間分析設(shè)計(jì)軟件）兩個(gè)有限元程序進(jìn)行計(jì)算分析比較，同時(shí)還選取彈性時(shí)程分析結(jié)果對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較；另外采用ETABS有限元軟件對(duì)該多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性分析。經(jīng)過(guò)對(duì)該多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性分析驗(yàn)算后，計(jì)算結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)需求最大層間位移角為1/232，滿足規(guī)范要求。

通過(guò)對(duì)該多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，分析結(jié)果表明在小震作用下，本多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)的各受力構(gòu)件的抗震承載力以及各樓層的最大位移比均滿足規(guī)范要求；高層結(jié)構(gòu)層間最大位移與層高之比滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件尚處于彈性狀態(tài)；在大地震下，薄弱處的各受力構(gòu)件均未出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為1/232。另外對(duì)本結(jié)構(gòu)的重要受力構(gòu)件采取細(xì)部構(gòu)造措施，各受力構(gòu)件的構(gòu)造均滿足高延性要求，而且各受力構(gòu)件均無(wú)出現(xiàn)超筋超限情況；樓層抗剪承載力比值滿足規(guī)范要求。綜上所述，本多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)在小震、中震、大震作用下，1、2、3、4號(hào)塔樓的結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，其受力性能均滿足設(shè)計(jì)的預(yù)期性能目標(biāo)和滿足規(guī)范要求，所采取的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及構(gòu)造措施是可行的。

4 結(jié)論

本文將結(jié)合某多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)工程實(shí)例，結(jié)合該大底盤(pán)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)該多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等進(jìn)行深入分析探討，提出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)措施，同時(shí)指出對(duì)于多塔樓大底盤(pán)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其裙房的屋頂樓板是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。另外，采取有限元軟件對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，分析結(jié)果表明該工程所采取的設(shè)計(jì)技術(shù)措施能有效地保證該結(jié)構(gòu)的安全性，可為類似工程提供借鑒參考。

[1]馬利振，王希建，孫學(xué)東.某高層建筑大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)[J].山西建筑，2009(11).

[2]孫愛(ài)琴.雙塔大底盤(pán)結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].江蘇建筑，2007(12).

[3]張勇，徐淳.高層建筑大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一點(diǎn)體會(huì)[J].中外建筑，2008(8).

TU3

A

1674-6708（2011）48-0017-02