陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）新景礦安全培訓(xùn)大樓設(shè)計(jì)

耿道全

摘要：陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）新景礦安全培訓(xùn)大樓面積11366.0平方米，高47.0m，地下1層，地上12層，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。考慮業(yè)主后期加固加層的要求，在結(jié)構(gòu)體系、整體指標(biāo)控制、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、構(gòu)件配筋等方面，在滿足規(guī)范要求的前提下，均略有富裕。

關(guān)鍵詞：框架—剪力墻結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)體系;整體性能指標(biāo);構(gòu)件配筋

中圖分類(lèi)號(hào)：TU973

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674—3024（2019）06—0188—02

1 工程概況

陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）新景礦安全培訓(xùn)大樓面積11366.0平方米，高47.0m，地下1層，地上12層，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。位于陽(yáng)泉市礦區(qū)（設(shè)防烈度為7度，設(shè)防地震加速度0.10g，第二組），距離陽(yáng)煤集團(tuán)總部10公里，距離陽(yáng)煤一礦、二礦、五礦、大陽(yáng)泉礦、西上莊礦都在10公里之內(nèi)，擬建成集團(tuán)公司的安全培訓(xùn)基地，業(yè)主要求考慮加層增高的可能性，所以沒(méi)有采用框架結(jié)構(gòu)，而采用了框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。安全培訓(xùn)大樓長(zhǎng)64.0m，寬14.8m，內(nèi)走廊雙面布置，橫向三排柱，縱向柱距8.1m（局部7.5m），中部設(shè)置0.8m寬后澆帶一道。

2 結(jié)構(gòu)體系

本工程為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。

規(guī)定水平力作用下，本工程底層框架部分承受傾覆力矩占總傾覆力矩18.2%，到12層均勻增加到32.4%。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》），按規(guī)定水平力作用下結(jié)構(gòu)底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值，確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。本工程，結(jié)構(gòu)框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的10%但不大于50%時(shí)，按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于底層框架部分承受總剪力不足20%，根據(jù)《高規(guī)》8.1.4條調(diào)整：框架—剪力墻結(jié)構(gòu)各層框架所承擔(dān)的地震剪力不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總剪力20%和框架部分地震剪力最大值的1.5倍二者較小值。

3 總體性能指標(biāo)

本工程整體性能指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，包括：周期比、位移比、樓層質(zhì)量比、側(cè)向剛度比、剪重比、層間位移角、剛重比。

安全培訓(xùn)大樓高度為48.0m，不超過(guò)60m，按50年一遇基本風(fēng)壓0.40kN/m2確定風(fēng)荷載，符合《高規(guī)》4.2.2條規(guī)定。

本工程共考慮15個(gè)振型，X、Y方向質(zhì)量參與系數(shù)分別達(dá)到97.56%、98.17%，均超過(guò)90%，滿足規(guī)范要求。

（1）?周期比：第一振型Y方向周期1.5229s，Y向側(cè)震成分93%，X方向周期1.3123s，X向側(cè)震成分87%;扭轉(zhuǎn)周期1.0955s，扭轉(zhuǎn)成分89%;周期比為1.0955/1.5229=0.72<0.9，符合《高規(guī)》3.4.5條規(guī)定;

（2）?扭轉(zhuǎn)位移比：在規(guī)定水平力作用下，本工程樓層豎向構(gòu)件的最大彈性水平位移與樓層平均位移最大比值出現(xiàn)在2層Y方向，為1.28≤1.5，滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《抗規(guī)》）3.4.3條1款規(guī)定。

（3）?結(jié)構(gòu)質(zhì)量比：本工程樓層質(zhì)量沿高度分布均勻2—12層樓層質(zhì)量均在14900KN—16100KN之間且從下到上依次變小，上層質(zhì)量與相鄰下層質(zhì)量之比≤1.5，滿足《高規(guī)》3.5.6條規(guī)定。

（4）?側(cè)向剛度比：本工程嵌固端在基礎(chǔ)，本層與相鄰上層側(cè)向剛度比值均不小于0.9，其中，一層4.2m，底層（地下一層）高6.65m>1.5*4.2m，地下一層與一層側(cè)向剛度比值不小于1.1，滿足《高規(guī)》3.5.2條2款;本層側(cè)向剛度均大于相鄰上層70%且大于相鄰三層平均值的80%，滿足《抗規(guī)》3.4.3條2款要求。

（5）?樓層受剪承載力：本工程比值最小的出現(xiàn)在第4層，Y方向受剪承載力為33195kN，第5層為32029kN，比值為1.04，大于規(guī)范要求的0.8，滿足《高規(guī)》3.5.3條對(duì)A級(jí)高層建筑的規(guī)定。

（6）?剪重比：根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.4條規(guī)定，7度（0.10g）設(shè)防地區(qū)，水平地震影響系數(shù)最大值為0.08，剪重比不應(yīng)小于1.60%。本工程X、Y方向均滿足要求，詳見(jiàn)下圖。

（7）?層間位移角。按彈性方法計(jì)算的風(fēng)荷載或多遇地震標(biāo)準(zhǔn)值作用下，本工程樓層層間最大水平位移與層高之比發(fā)生在Y方向8層，△u/h=1/1307≤1/800，滿足《高規(guī)》3.73條的規(guī)定。本工程小于150米，可以不執(zhí)行《高規(guī)》3.7.6條關(guān)于舒適度的規(guī)定。

（8）?剛重比：本工程Y方向在風(fēng)荷載作用下EJD/GH2=6.16≥2.7，在地震作用下EJD/GH2=6.13大于等于2.7，滿足《高規(guī)》5.4.1條不考慮重力二階效應(yīng)的規(guī)定，穩(wěn)定性滿足要求。

4 地基基礎(chǔ)

安全培訓(xùn)大樓基礎(chǔ)為梁板式筏板基礎(chǔ)，持力層為卵石，該層分布穩(wěn)定，承載力特征值為350kPa，其J軸線與浴室共用，浴室是五層框架結(jié)構(gòu)，采用柱下條形基礎(chǔ)，培訓(xùn)大樓采用筏板基礎(chǔ)，伸縮縫隔開(kāi)，基礎(chǔ)相連，計(jì)算時(shí)，培訓(xùn)大樓模型考慮浴室三跨，從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，影響不大。

基礎(chǔ)梁寬出框架柱50mm，筏板最小配筋率以0.15%控制，符合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.2.1條規(guī)定。

5 構(gòu)件配筋

考慮業(yè)主以后加固加層的要求，在按規(guī)范計(jì)算調(diào)整內(nèi)力配筋之后，對(duì)柱鋼筋放大5%，墻、梁、板鋼筋均按計(jì)算配筋。

5.1 剪力墻

底部加強(qiáng)部位取底部?jī)蓪雍徒Y(jié)構(gòu)總高1/10的較大值，本工程為二層（標(biāo)高8.05米）以下，抗震等級(jí)為二級(jí)，局部（四處）軸壓比>0.3，采用約束邊緣構(gòu)件，其余為構(gòu)造邊緣構(gòu)件，陰影區(qū)范圍，縱筋，箍筋均滿足《高規(guī)》6.4.5條規(guī)定。

5.2 框架

抗震等級(jí)為三級(jí)，計(jì)算程序按抗震等級(jí)對(duì)除頂層外的梁柱節(jié)點(diǎn)處的柱端彎矩放大10%，角柱在此基礎(chǔ)上再放大10%;框架梁端剪力放大10%，符合《高規(guī)》6.2.1條、6.2.4條、6.2.5條的要求?？蚣苤v筋、箍筋的直徑、間距均滿足《高規(guī)》規(guī)定。對(duì)局部層間設(shè)梁（比如地下一層與車(chē)庫(kù)相接）的柱，除了通過(guò)計(jì)算，還采取了縱筋放大5%，箍筋全高加密的措施。屋面框架端節(jié)點(diǎn)執(zhí)行了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》9.3.8條規(guī)定，控制配筋面積，防止節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)斜壓破壞。節(jié)點(diǎn)區(qū)受力鋼筋錨固均符合《高規(guī)》6.5節(jié)規(guī)定。

5.3 次梁和樓板

本工程中，與框架梁正交的梁均按次梁節(jié)點(diǎn)配筋，計(jì)算模型中設(shè)置為鉸接，與柱、剪力墻正交的梁均按框架梁節(jié)點(diǎn)配筋。屋面板均雙層雙向配筋，防止溫度收縮應(yīng)力導(dǎo)致裂縫，其余均符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》9.1節(jié)、9.2節(jié)相關(guān)規(guī)定。

6 其他

本工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，在符合規(guī)范要求的前提下，充分滿足業(yè)主需求，最大限度利用空間，同時(shí)與周邊舊建筑在功能上完美銜接，結(jié)構(gòu)上做到安全、經(jīng)濟(jì)，采用高強(qiáng)度鋼筋和混凝土，節(jié)約鋼材和混凝土?？⒐ぶ两瘢啻潍@得業(yè)主好評(píng)，本設(shè)計(jì)先后獲得山西勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)頒發(fā)的2017年度全省優(yōu)秀建筑設(shè)計(jì)三等獎(jiǎng)，中國(guó)煤炭建設(shè)協(xié)會(huì)頒發(fā)的煤炭行業(yè)（部級(jí)）第十七屆優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬(wàn)本利.深基坑支護(hù)止水設(shè)計(jì)探討[J].山西建筑，2009（19）.