淺談某配餐樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

丁 佳

中國航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司 北京 100120

正文：

1.工程概況

某配餐樓位于北京，總建筑面積18328.63m2，地上三層，局部地下一層，地下一層、一層、二層層高均為5.5m，三層4.5m，出屋面層3.0m，建筑高度22.3m。建筑主體平面呈矩形，東西軸線長88米，南北軸線寬64米，主要軸網(wǎng)尺寸8mx8m。建筑性質(zhì)為多層廠房。

2.設(shè)計(jì)參數(shù)

主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，安全等級(jí)為二級(jí)，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0。擬建場(chǎng)區(qū)的抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，建筑場(chǎng)地類別為III類。場(chǎng)地多遇地震特征周期為0.55s，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g。地面粗糙度類別為B類，基本風(fēng)壓0.45kN/m2，基本雪壓0.40 kN/m2?？蚣芸拐鸬燃?jí)為二級(jí)，抗震構(gòu)造措施為二級(jí)。

3.上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)體系及荷載

本工程為多層廠房，結(jié)構(gòu)較規(guī)則，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。配餐樓工藝復(fù)雜，荷載較大，樓面活荷載為1t/m2，各類庫房、廚房等樓面活荷載為1.5t/m2，水處理間為3.5t/m2。

3.2 計(jì)算

3.2.1 嵌固端的選取

分別將嵌固端選取在基礎(chǔ)頂和地下室頂進(jìn)行計(jì)算，比較后發(fā)現(xiàn)嵌固在地下室頂時(shí)，地下一層框架梁及框架柱配筋較大，而嵌固在基礎(chǔ)頂時(shí)，配筋較小，地下一層框架柱基本為構(gòu)造配筋。因此取包絡(luò)設(shè)計(jì)，嵌固端選擇在地下室頂板。同時(shí)，根據(jù)抗震規(guī)范，對(duì)地下室頂板采取了以下措施：

（1）地下室樓板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，厚度取為180mm，采用雙層雙向配筋，且每層每個(gè)方向的配筋率均不小于0.25%，以增加樓層平面剛度；

（2）地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積除符合計(jì)算要求外，均不小于地上一層對(duì)應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍，增加側(cè)向剛度，通過配筋增大柱截面實(shí)際受彎承載力, 確保塑性鉸只出現(xiàn)在上柱底部截面。

（3）無地下室部分的柱子在雙方向均設(shè)置基礎(chǔ)拉梁，確保樓層整體性。

3.2.2 計(jì)算結(jié)果

配餐樓設(shè)備多，荷載大，專業(yè)管線錯(cuò)綜復(fù)雜，要在層高有限的情況下保證凈空，對(duì)梁高的限制比較大，為保證配筋率，受力筋均采用四級(jí)鋼。經(jīng)計(jì)算，將框架梁截面降到750mm，結(jié)構(gòu)無不規(guī)則項(xiàng)且給各專業(yè)管線留出足夠的排布空間。

4.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

4.1 工程地質(zhì)概況

根據(jù)勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地勘察深度范圍內(nèi)表層為人工填土層，其下為黏性土、粉土，再下為一般第四系沖洪積成因的黏性土、粉土及砂類土。擬建場(chǎng)地內(nèi)除存在地面沉降外，無其它不良地質(zhì)作用，地基土不液化。擬建場(chǎng)地地基土的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.8m。地下土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

4.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)，基礎(chǔ)形式：地下室部分采用筏板基礎(chǔ)，無地下室部分采用獨(dú)立基礎(chǔ)。

4.2.1 計(jì)算承載力及沉降

地下室筏板基礎(chǔ)持力層為2層黏質(zhì)粉土—砂質(zhì)粉土(fka=120kPa)或21層黏土—重粉質(zhì)黏土(fka=90kPa)，計(jì)算時(shí)地基承載力特征值均取較小值90kPa；無地下室部分獨(dú)立基礎(chǔ)持力層為2層黏質(zhì)粉土—砂質(zhì)粉土(fka=120kPa)。由于上部結(jié)構(gòu)荷載較大，且基礎(chǔ)形式不同，經(jīng)計(jì)算，天然地基承載力無法滿足要求且獨(dú)立基礎(chǔ)沉降量較大，需進(jìn)行地基處理。

4.2.2 筏板下?lián)Q填法地基處理

換填法是將基礎(chǔ)底面以下一定范圍內(nèi)的軟弱土挖去，然后回填強(qiáng)度高，壓縮性較低，并且沒有侵蝕性的材料的方法，適用于處理范圍較大，深度不大，土質(zhì)較差，無法直接作為基礎(chǔ)持力層的情況。

墊層按換填材料的不同分為多種，其中2:8或3:7灰土墊層和級(jí)配砂石墊層在工程中最為常用：灰土墊層具有一定的強(qiáng)度，水穩(wěn)定性和抗?jié)B性；級(jí)配砂石墊層提高了地基承載力，減少沉降，由于砂石透水性大，可做良好的排水層，還可以加速軟弱土層的排水固結(jié)。地下室筏板下采用級(jí)配砂石換填，壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。根據(jù)規(guī)范，修正后的地基承載力公式為，其中，經(jīng)過地基處理的基礎(chǔ)承載力修正系數(shù)ηb=0，ηd=1.0。配餐樓筏板底標(biāo)高-6.9m，標(biāo)準(zhǔn)組合下基底最大壓力fa=324kPa，帶入公式計(jì)算得，處理后的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值≥250kPa。

4.2.3 獨(dú)基下CFG樁復(fù)合地基處理

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)連接，荷載由樁與樁間土共同承擔(dān)。因其能有效提高承載力，減小沉降，且施工工藝簡單，造價(jià)低，已經(jīng)成為一種較為常見的地基處理方式。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，復(fù)合地基承載力特征值計(jì)算公式為：，式中單樁承載力發(fā)揮系數(shù)λ、樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)β均取0.9，樁徑取400mm，樁截面積Ap=0.1256m2，按樁間距4d、正方形布樁，則置換率m=4.9%。

獨(dú)立基礎(chǔ)底標(biāo)高為-5.0m，考慮基礎(chǔ)下100mm厚墊層和200mm褥墊層厚度，CFG樁樁頂標(biāo)高為-5.3m，樁頂土層為2層粘質(zhì)粉土-砂質(zhì)粉土層(fsk=120kPa)，有效樁長取20m，樁端持力層為5層細(xì)砂層。單樁豎向承載力特征值為經(jīng)計(jì)算Ra可取670kPa。帶入公式可得復(fù)合地基承載力特征值為338kpa，取fspk=300kpa。經(jīng)驗(yàn)算，承載力滿足要求且最終沉降量S=16mm＜30mm，相鄰柱基的沉降差滿足允許值0.002L。故要求獨(dú)立基礎(chǔ)下CFG樁處理后地基承載力特征值不小于300kPa，并由具有相應(yīng)資質(zhì)的地基處理設(shè)計(jì)單位進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。

5.結(jié)論

有局部地下室的結(jié)構(gòu)嵌固端選取在地下室頂時(shí)，地下一層框架柱及框架梁配筋較大，為包絡(luò)設(shè)計(jì)，但因基礎(chǔ)形式不同，需采取構(gòu)造措施增大樓層剛度和結(jié)構(gòu)整體性；天然地基承載力較低且沉降較大時(shí)需進(jìn)行地基處理，不同基礎(chǔ)形式可選取不同的處理方式，筏板下采用換填法，獨(dú)基下采用CFG樁復(fù)合地基處理，能有效提高承載力并減小不同基礎(chǔ)間的沉降量。