貴陽市某辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

裴偉+黃宗輝+華夏+周齊文

摘 要：貴陽市某辦公樓由1#主樓和2#附屬用房兩部分組成。1#主樓為18層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)；2#附屬用房由會(huì)議室和餐廳兩部分組成，會(huì)議室采用框架結(jié)構(gòu)，餐廳采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。地下室為大底盤，共兩層，采用現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋。結(jié)合相應(yīng)規(guī)范，文章著重介紹了本工程的結(jié)構(gòu)選型及布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，分析了結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，對BZS空腹復(fù)合樓板的性能及其施工技術(shù)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；大跨度框架；空腹復(fù)合樓板

中圖分類號(hào)：TD229 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）26-0104-03

1 工程概況

該項(xiàng)目位于貴州省貴陽市，總占地面積約為24136.8m2，建筑面積為46261.38m2。本工程為一類高層公共建筑，地下室為大底盤，共兩層，局部設(shè)為人防地下室，其余部分均用作車庫。人防地下室平時(shí)為地下物資儲(chǔ)備庫，戰(zhàn)時(shí)為二等人員掩蔽所，人防等級為核6、常6級。地上部分由1#主樓和2#附屬用房兩部分組成。1#主樓為辦公樓，高70.8m，共18層，標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.9m；2#附屬用房總高21.4m，共4層。

2 結(jié)構(gòu)體系及布置

2.1 地下室部分

根據(jù)地勘資料，地下水位標(biāo)高位于底板標(biāo)高以下，不作抗浮設(shè)計(jì)，故地下室底板除人防部分外，其余底板均采用臥置于巖石地基上的構(gòu)造底板，板厚250mm。地下室擋墻墻厚為300mm，擋墻及底板采用抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級P6級。地下室除人防部分外，其余部分均設(shè)為機(jī)械式立體車庫，為了保證機(jī)械式立體車庫對凈高的要求，地下室二層及地下室一層樓板采用BZS空腹復(fù)合樓板。

2.2 主樓部分

如圖2所示為1#主樓標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖，整個(gè)建筑平面呈工字型，平面長74.92m，寬22.2m。為保證結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則，同時(shí)滿足相應(yīng)的構(gòu)造要求，在兩端翼沿處通過變形縫將其分割成三個(gè)部分。

主樓部分為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級為三級。結(jié)構(gòu)布置時(shí)，中間部分分別在轉(zhuǎn)角處縱橫向布置兩片剪力墻，墻厚300mm；兩端翼沿處電梯間設(shè)為井筒，墻厚250mm?？蚣苤孛娉叽缱畲鬄?150x1150，最小為400x400，墻柱混凝土強(qiáng)度等級：C50-C30。2#附屬用房部分框架柱截面尺寸最大為900x900，最小為400x400，墻柱混凝土強(qiáng)度等級均為C30，鋼筋采用HRB400級鋼筋。

一般框架梁截面尺寸為300x800～250x700，左右兩端翼沿處E軸～G軸跨度為21m的框架梁截面尺寸為400x1500，混凝土強(qiáng)度等級均為C30，鋼筋采用HRB400級鋼筋。

2.3 附屬用房部分

附屬用房設(shè)有會(huì)議室和餐廳，通過變形縫分為兩個(gè)部分。會(huì)議室部分為框架結(jié)構(gòu)，總高度為13.9m，最大跨為18.3m，屬大跨度框架，故其抗震等級為三級；餐廳部分為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，為滿足餐廳對大空間的需求，同時(shí)保證地下室部分車庫的正常使用，該部分結(jié)構(gòu)落地剪力墻較少，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)地震傾覆力矩計(jì)算結(jié)果對結(jié)構(gòu)計(jì)算中框架剪力墻中的框架抗震等級產(chǎn)生影響。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，底部框架部分所承擔(dān)的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%時(shí)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)框架部分的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)確定，故該結(jié)構(gòu)中框架部分的抗震等級為三級，剪力墻的抗震等級與其框架的抗震等級相同。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

本工程建筑結(jié)構(gòu)安全等級二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年。±0.00以上砼結(jié)構(gòu)環(huán)境類別一類，地下室及屋面露天構(gòu)件砼結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為二a類。耐火等級為地上一級，地下一級；本工程的抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類），抗震設(shè)防烈度為六度（第一組），設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，場地類別為Ⅱ類。基本風(fēng)壓為0.3kN/m2，場地地面粗糙度類別為C類。

本工程采用PKPM建模，通過SATWE（墻元）結(jié)構(gòu)分析程序?qū)χ鳂?、附屬用房分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析，結(jié)構(gòu)嵌固端為地下室頂板。本工程中任一獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元，其結(jié)構(gòu)平面形狀都較為簡單規(guī)則，豎向體型也較為均勻，故整體計(jì)算結(jié)果較為理想。如表1為1#主樓部分結(jié)構(gòu)自振周期，結(jié)構(gòu)第一～六振型均為平動(dòng)振型，第七振型為轉(zhuǎn)動(dòng)振型，周期比為0.732。主樓在多遇地震作用下其他主要計(jì)算結(jié)果如表2所示，由表中數(shù)據(jù)可以看出，結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下各計(jì)算指標(biāo)均滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）為了減輕結(jié)構(gòu)自重，避免布置過多次梁，從而影響機(jī)械式立體車庫的使用，地下室二層及地下室一層樓板采用BZS空腹復(fù)合樓板。BZS空腹復(fù)合樓板是采用預(yù)制的填充模盒為內(nèi)模，填埋于砼樓板內(nèi)所形成的復(fù)合空腹樓板。填充模盒采用輕質(zhì)耐火材料預(yù)制，施工時(shí)起到內(nèi)模板的作用，施工完成后留在樓板內(nèi)與鋼筋砼樓板結(jié)構(gòu)組成空腹復(fù)合樓板，使樓板具有更高的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、更好的受力性能、更長的耐火極限，大大提高樓板的隔音、隔熱、減振、節(jié)能及環(huán)保性能。

現(xiàn)澆空腹復(fù)合樓板板厚為400mm、500mm和600mm三種，三種厚度的現(xiàn)澆箱型板上板厚均為80mm，箱型板下板厚均為70mm。

由于空腹復(fù)合樓板采用的模盒施工技術(shù)不同于普通施工技術(shù)，施工時(shí)應(yīng)注意以下問題：a.模盒的排放應(yīng)整齊，位置偏差不得大于5毫米，同時(shí)應(yīng)綜合考慮樓板預(yù)留孔位置，以孔留處少切斷板肋受力主筋為原則；b.空腹樓板肋梁寬度均較小，為保證砼澆灌質(zhì)量，對砼骨料有嚴(yán)格要求，碎石最大粒徑不不宜超過16mm，不應(yīng)超過30mm，以瓜米石做骨料為最佳；c.砼振搗時(shí)應(yīng)采用50及30棒配合使用，對較小的密肋及板底應(yīng)采用30棒振搗，面層砼可采用平板振動(dòng)器振搗。凡振動(dòng)棒能到達(dá)的地方均應(yīng)振搗到位，振搗時(shí)間應(yīng)較普通樓板適當(dāng)延長，確保砼密實(shí)；d.砼澆筑應(yīng)采用二次澆筑，一次成型，切勿一次用砼將肋和面板覆蓋。一次澆筑肋（約2/3肋高）和下板（箱型板）；二次澆筑面板成型。endprint

（2）2#附屬用房餐廳部分，橫向框架最大跨度為25.2m，縱向框架最大跨度為21m，且縱向框架局部為單跨。為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，保證梁撓度滿足規(guī)范要求，橫向跨度為25.2m的相鄰兩框架柱之間不拉設(shè)框架梁，縱向框架梁及次梁截面尺寸均為400x1500，次梁每2.1m布置一顆，樓板為單向板，板厚150，采用雙層雙向配筋。

5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，本工程所在地區(qū)地貌類型為溶蝕殘丘地貌，擬建場地處于溶蝕殘丘坡頂及坡腳的平坦地帶。場地地勢高，無常年面水流流經(jīng)場地，地表調(diào)查范圍內(nèi)未見河流、湖泊。故不用考慮抗浮驗(yàn)算。

擬建場地出露地層為第四系（Q）和三疊系下統(tǒng)大冶組石灰?guī)r（T1d）。由新到老分述如下：（1）雜填土：雜色，主要為拆遷房屋棄渣、磚塊、碎石、粘土等構(gòu)成，碎石含量60～90%。為新近填土，結(jié)構(gòu)松散，厚度差異大。（2）紅粘土：褐黃色，稍濕，硬塑，主要成份為粘土礦物，包含物為鐵錳質(zhì)結(jié)核，系灰?guī)r殘積而成，局部保留有原巖結(jié)構(gòu)特征。（3）中風(fēng)化石灰?guī)r：分布于整個(gè)建筑場區(qū)范圍內(nèi)，灰色，薄至中厚層狀，按堅(jiān)硬程度劃分為較硬巖，巖體為層狀結(jié)構(gòu)，較破碎。巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。

本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為乙級。由于地下室開挖后，基巖完全出露，故采用中風(fēng)化石灰?guī)r為持力層，地基承載力特征值fa=2900KPa，基礎(chǔ)形式為獨(dú)立柱基。基礎(chǔ)埋置深度嵌入持力層大于0.50m并滿足穩(wěn)定性及構(gòu)造要求。獨(dú)立基礎(chǔ)的計(jì)算應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范GB50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)要求，但當(dāng)基礎(chǔ)至于完整或較完整的硬質(zhì)巖石地基上時(shí)，獨(dú)立基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比不宜大于1，可采用下列公式驗(yàn)算柱邊或變階處基礎(chǔ)的受剪承載力：

式中：V-相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的地基土單位面積凈反里產(chǎn)生的截面剪力設(shè)計(jì)值；

Βhs-截面高度影響系數(shù)；

ft-混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

b-基礎(chǔ)受剪截面的寬度；

h0-基礎(chǔ)受剪截面的有效高度；

λ-基礎(chǔ)臺(tái)階寬度于臺(tái)階高度之比。

上述公式為《貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中用于驗(yàn)算地基基礎(chǔ)受剪承載力的公式，該式充分考慮了貴州地區(qū)特殊的地質(zhì)條件，是貴州省多年的建筑地基基礎(chǔ)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。與國標(biāo)中所給公式相比，該公式更適用于對貴州地區(qū)地基基礎(chǔ)受剪承載力的驗(yàn)算。在保證安全的情況下，在貴州地區(qū)采用該公式經(jīng)濟(jì)性更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50011-2010.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]JGJ3-2010.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3]GB50010-2010.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]GB50009-2012.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[5]GB50007-2011.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[6]DB22/45-2004.貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].貴陽：貴州省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳，2004.endprint