合肥市瑤海區(qū)全民健身中心結(jié)構(gòu)設(shè)計

■秦 雷 ■合肥工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計研究院，安徽 合肥 230009

1 工程概況

為了響應(yīng)國務(wù)院關(guān)于印發(fā)全民健身計劃的通知，增強城鄉(xiāng)居民體育健身意識，參加體育鍛煉的人數(shù)顯著增加，身體素質(zhì)明顯提高，形成覆蓋城鄉(xiāng)比較健全的全民健身公共服務(wù)體系，合肥市瑤海區(qū)重點局計劃建造一個全民健身中心。該項目主要建設(shè)有游泳池、籃球館、手球館、擊劍館、乒乓球館、武術(shù)跆拳道館、體操蹦床館及宿舍、食堂，包括多種用途的設(shè)備用房和輔助用房等。主樓分左右兩個單元，左單元建有游泳池、籃球館、手球館、擊劍館、乒乓球館，右單元建有武術(shù)跆拳道館、體操蹦床館、宿舍及食堂。因兩個單元結(jié)構(gòu)體系類似，本文僅以右單元為例介紹。右單元一層武術(shù)跆拳道館，層高8.0m;二層體操蹦床館，層高17.0m，場館區(qū)屋頂為輕型鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架。一層北側(cè)設(shè)夾層作為食堂和宿舍區(qū)，層高分別為4.2m 和3.8m，二層北側(cè)設(shè)三層夾層作為宿舍區(qū)，層高均為3.3m。右單元一層和二層平面圖如圖1 和圖2。

圖1 一層平面圖

圖2 二層平面圖

2 結(jié)構(gòu)方案

近年來，國內(nèi)外地區(qū)地震等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，一些大空間的公共建筑往往被用來臨時安置受災(zāi)民眾。因此，此類建筑應(yīng)比其他建筑具有更好的抗震性能，防止二次災(zāi)害的發(fā)生［1，2］?；谶@種思想，全名健身中心在確定結(jié)構(gòu)方案時選取了框架和框架—剪力墻兩種結(jié)構(gòu)體系試算以供比較［3］。

試算結(jié)果表明，框架結(jié)構(gòu)能很好的滿足建筑使用功能的要求，對建筑影響較小，但由于場館區(qū)層高較高，跨度大，剛度分布很不均勻，使用荷載分布也不均勻，偶然偏心情況下結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)位移比超過1.4，偏大，屬于特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)［4］，且同時具有薄弱層和軟弱層，抗震性能不好，應(yīng)當(dāng)避免采用。

框架—剪力墻結(jié)構(gòu)具有兩道防線，抗震性能好，可有效控制結(jié)構(gòu)在偶然偏心情況下扭轉(zhuǎn)位移比，避免薄弱層和軟弱層同時出現(xiàn)。但本工程總高度不高，采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)剛度過大，地震剪力偏大，對結(jié)構(gòu)不利，計算梁柱斷面和配筋也較大，帶來不必要的結(jié)構(gòu)造價的增加。綜合比較，決定在框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)布置少量的剪力墻，形成少墻—框架結(jié)構(gòu)體系［5-7］，可以結(jié)合框架和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。

一層和二層運動場館跨度達29.950m，采用預(yù)應(yīng)力梁板結(jié)構(gòu)體系。由于支承預(yù)應(yīng)力梁的框架柱截面較大，宿舍區(qū)夾層層高較小，框架柱的剪跨比較小，梁柱節(jié)點核心區(qū)抗剪承載力不足。采取在框架柱的兩側(cè)加翼墻的辦法可以有效的解決［8］，翼墻的高度僅至預(yù)應(yīng)力梁頂標(biāo)高，也較為經(jīng)濟。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 設(shè)計參數(shù)

工程±0.000 相當(dāng)于黃海高程22.900m。主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，建筑物抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度7 度。設(shè)計基本地震加速度值按該項目的場地安全性評價報告取0.12g，設(shè)計地震分組第一組。建筑物場地類別Ⅱ類，特征周期值0.35s，屬抗震有利地段。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級。基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為粘土層?；撅L(fēng)壓取50 年一遇風(fēng)壓0.35kN/m2，地面粗糙度為B 類，體型系數(shù)1.3。

3.2 結(jié)構(gòu)體系

采用鋼筋混凝土少墻—框架結(jié)構(gòu)體系。樓板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁、板結(jié)構(gòu)體系。大跨度運動場館采用預(yù)應(yīng)力梁板結(jié)構(gòu)?？蚣艿目拐鸬燃墳槎墸袅拐鸬燃墳槿?。

3.3 柱網(wǎng)及梁柱截面尺寸

工程X 向柱網(wǎng)尺寸為6 × 7.500m，6.200m;Y 向柱網(wǎng)尺寸為11.950m，3 ×9.000m。典型柱截面從基礎(chǔ)至屋頂由800 ×800 變化至700 ×700。剪力墻厚度300mm。支承預(yù)應(yīng)力大梁的柱截面為900 ×1400。典型框架梁截面為300 ×700，大跨度預(yù)應(yīng)力梁截面為700 ×1800。典型樓板厚度為120mm，運動場館區(qū)域樓板厚度為150mm。墻柱混凝土強度等級從基礎(chǔ)至屋頂由C40 變化至C30，梁板混凝土強度等級C30，其中預(yù)應(yīng)力梁、運動場館區(qū)域板、支承預(yù)應(yīng)力梁的柱混凝土強度等級均為C40。

4 結(jié)構(gòu)分析主要結(jié)果

采用PKPM SATWE 軟件進行分析。軟件計算采用振型分解反應(yīng)譜法，各振型參與質(zhì)量之和大于總質(zhì)量的90%。計算結(jié)果均滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，見表1。

表1 主要計算結(jié)果匯總表

按規(guī)范規(guī)定，少墻框架結(jié)構(gòu)框架部分的地震剪力值，宜采用框架結(jié)構(gòu)模型和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)模型二者計算結(jié)果的較大值。該工程按框架和框架—剪力墻兩種結(jié)構(gòu)模型進行了包絡(luò)設(shè)計。

翼墻的設(shè)置可以有效分擔(dān)框架柱承擔(dān)的地震剪力，避免柱的剪切破壞，從而起到保護框架柱的作用，實現(xiàn)了框架柱的強剪弱彎的性能要求，翼墻做法如圖3。

圖3 帶翼墻的框架柱

5 結(jié)束語

全名健身中心的結(jié)構(gòu)設(shè)計在比較了框架和框架—剪力墻兩種結(jié)構(gòu)抗震性能的基礎(chǔ)上，采用了少墻框架結(jié)構(gòu)體系，使結(jié)構(gòu)具有合適的剛度，有效控制了結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)位移比，避免了薄弱層和軟弱層同時出現(xiàn)，抗震性能良好，又具有一定的經(jīng)濟合理性。

對于剪跨比較小的框架柱采用加翼墻的辦法解決其節(jié)點核心區(qū)抗剪不足的問題，施工方便，對結(jié)構(gòu)造價增加也不多?？蔀轭愃乒こ烫峁┮欢ǖ膮⒖肌?/p>

［1］苗平洲，張敏.蘇州國際教育園體育中心結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2014(1):16 -19.

［2］徐曉明，林穎儒，李劍峰.松江大學(xué)城體育館、游泳館結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2009(S1).

［3］熊天齊.淺析體育場館類結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程與方法［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2012(9).

［4］GB 50011 -2010 筑抗震設(shè)計規(guī)范［S］.

［5］朱炳寅.對配置少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu)的理解與設(shè)計建議［J］.建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)通訊，2007(5):5 -7.

［6］程熙，周德源，薛志萍.含少量抗震墻的RC 框架結(jié)構(gòu)位移限值探討［J］.結(jié)構(gòu)工程師，2013(1):17 -21.

［7］任宇.少墻框架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的對比與應(yīng)用［J］.城市建設(shè)理論研究，2012(34):17 -21.

［8］國明超，欒曙光，鞠楊，李炳益.鋼筋混凝土帶翼墻短柱抗震性能研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，1996(03).