高烈度區(qū)B級高度框架—核心筒超高層商住樓結(jié)構(gòu)設計

高灝楠 安璐

摘 要：近年來，我國城市化進程在持續(xù)加快，因此多數(shù)農(nóng)村居民開始進入城市生活，這就是使得城市人口越發(fā)集中，而城市土地面積十分有限，為了滿足商業(yè)發(fā)展及人口居住的需求，需要建設超高層商住宅。在設計建筑結(jié)構(gòu)時，控制的要點在于核心筒，并且需要把握好基礎(chǔ)設計及結(jié)構(gòu)選型等多個環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：框架-核心筒；超高層商住樓；結(jié)構(gòu)設計

1 引言

為了解決城市土地資源短缺的問題，同時也為了滿足城市商業(yè)發(fā)展的需求，必須建設超高層商住宅，這樣也能夠幫助開發(fā)商獲取更多的利潤。在設計過程中可分為地上與地面兩個部分，進而擴大商業(yè)建筑的使用空間。

2 工程概況

本工程項目的地面建筑高達140米，面積約為36000平方米，地上與地下的樓層分別是45層與3層，避難間設置在第10層與第30層。核心筒主線尺寸在x向與y向上分別是6.7米、6.8米和8.4米、9.4米，并且外框架柱共有24個。另外，核心筒結(jié)構(gòu)屬于B級工程的范疇之內(nèi)。下面通過表格對工程項目進行介紹，如表1所示。

3 基礎(chǔ)設計

在勘查工程地段的過程中發(fā)現(xiàn)盡管地勢較為開闊，但地面存在較多垃圾且不夠平坦。另外周邊地區(qū)不存在地質(zhì)隱患，地基中盡管存在不良土質(zhì)，但通過施工技術(shù)可進行處理。總體來說，工程地段較為穩(wěn)定，符合超高層項目建設的要求。另外，施工所在地的設防裂度為八度，按照地震設計的要求可劃分為第三類別的建筑場地。

綜合施工所在地的情況來看，上部荷載較大，因此天然基礎(chǔ)難以達到施工的要求，針對此問題需要合理應用樁筏基礎(chǔ)。主要有預制樁、方樁、管樁及灌注樁幾種不同的選擇，但預制樁的缺陷在于容易出現(xiàn)爆樁問題[1]；應用管樁能夠縮減投資成本，但沉樁能力較差，因此初步?jīng)Q定選擇方樁，但在施工過程中發(fā)現(xiàn)方樁間距過密，并且使得主樓的沉降控制難度較大，因此最終選擇灌注樁。盡管灌注樁在應用初期承載力未能達到要求，但通過沉渣處理與補強之后，使得沉降問題得到了控制，并且加快了施工的速度[2]。同時，應用灌注樁的過程中，振動不會產(chǎn)生過大地噪音，也不會對周邊居民的生活造成影響。

4 上部結(jié)構(gòu)設計

4.1 結(jié)構(gòu)選型

在結(jié)構(gòu)選型的過程中，為了突出建筑的商業(yè)功能，需要盡可能地縮減核心筒的厚度，最終設計人員給出了兩個方案。在第一個方案中，核心筒的厚度與方柱分別為900毫米和1100毫米。方案二與方案一的區(qū)別在于核心筒的厚度僅為600毫米，方柱的設計與方案一相同，但方案二中又增加了一項要求，即在四角布置剪力墻。這種處理方式的優(yōu)勢在于可構(gòu)成外筒。在方案一中，結(jié)構(gòu)周期及剛度等多個方面均與方案二有一定的差別，并且地震剪力較小。同時，方案一中核心筒的厚度與抗震要求相符。另外，在應用方案二時，需要投入較高的施工成本，因此通過對多項因素進行綜合考慮，最終選擇方案一。

4.2 性能目標

本次工程項目的結(jié)構(gòu)較為規(guī)則，僅在高度方面有一定的偏差，但整體來說，與標準規(guī)則中的各項要求相符，因此可按照《高規(guī)》要求進行施工。另外，通過對地震的作用力進行全面分析，發(fā)現(xiàn)墻肢存在截面受拉的狀況，而部分框架柱也不夠穩(wěn)定，因此需要在合考慮這些因素的基礎(chǔ)上對工程項目的性能目標進行設定，在設定過程中不僅要考慮到建筑本身的特性及用途，同時還要考慮業(yè)主的意見，進而在此基礎(chǔ)上對建筑可能損壞的概率及地震發(fā)生的概率進行綜合性的評估，并且應合理地計算成本效益[3]，進而以此為依據(jù)完成設防目標的制定。另外，本工程項目處于城市中心，人口較為集中，并且周邊存在許多商業(yè)類型的建筑。因此在設定性能目標時必須確保中震與大震不會使建筑的剪力屈服，否則就可能造成極其嚴重的損失。另外，本工程項目除商業(yè)用途之外，樓層中還包括住宅層，但其高度較小，僅為三米左右，但在增強抗側(cè)剛度的過程中使得商業(yè)用途的樓層多為短柱，因此沒有滿足建筑的商業(yè)需求，經(jīng)過綜合考慮，最終決定采用混凝土樁，并設置在15層之下。另外，為了有效控制墻肢拉力，必須埋設鋼骨，經(jīng)過彈性分析之后發(fā)現(xiàn)鋼骨符合建筑的抗震要求，并且構(gòu)件的延性較好。

4.3 加強措施

為了有效控制結(jié)構(gòu)超限的問題，除了遵循原本的設計規(guī)范之外，還需要在抗震設計方面進行優(yōu)化處理，具體來說，主要有以下幾項控制要點。第一，為了使建筑結(jié)構(gòu)的延性能夠在原有基礎(chǔ)上有所提升，需要在框架柱外部增加型鋼，但這樣的處理方式僅適用于15樓層之下，高層無需增設型鋼。第二，在底部配筋過程中需要以中震的設計要求作為基本原則，并控制好軸壓比[4]。第三，為了使建筑結(jié)構(gòu)的抗剪性能得到提升，需要增加交叉斜筋，并禁止跨高比超過4。第四，在處理剪力墻時必須增設鋼骨，并且需要利用螺栓釘進行加固處理；底部同樣需要進行配筋，并且配筋率應超出規(guī)范要求。第五，為了使剪力墻的抗剪能力進一步得到提升，在處理連梁的過程中應選擇好連梁的類型，本工程項目最終選擇的是鋼板連梁。第六，在處理樓板的過程中必須增設配筋，進而有效保障核心筒內(nèi)部的穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

在工程項目設計及施工的過程中可得出以下幾項結(jié)論。第一，超高層建筑最大的特點在于荷載較大，因此在控制沉降差的過程中難度較高，進而使得基礎(chǔ)選型環(huán)節(jié)的進度受到影響，針對此問題，在施工前必須結(jié)合施工場地的特點選擇好樁柱類型。

6 結(jié)束語

近年來，我國商業(yè)領(lǐng)域取得了十分顯著的發(fā)展成果，這對于改善人們的生活質(zhì)量起到了重要作用，但當前城市商業(yè)項目仍在持續(xù)增加，因此對商業(yè)建筑的要求明顯有所提升，這就要求城市必須增加超高層項目的建設數(shù)量。

參考文獻：

[1] 劉俊.高烈度區(qū)B級高度框架-核心筒超高層商住樓結(jié)構(gòu)的設計方式[J].建筑工程技術(shù)與設計，2015（34）：49～52..

[2] 賀振坤.超高層框架-核心筒結(jié)構(gòu)設計分析[J].建材與裝飾，2015（15）：112～113.

[3] 龐懷.關(guān)于超高層框架-核心筒結(jié)構(gòu)設計分析[J].建筑知識，2016（81）：14～17.

[4] 堯國皇，陳宜言，郭明.某超高層鋼管混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)設計計算[J].工程抗震與加固改造，2014（14）：66～72.