某公寓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

康穎

（太原市晉廣瑞巖土工程勘察檢測有限公司，山西太原 030000）

0 前言

近年來，公寓類建筑如雨后春筍般在全國各地迅速崛起，其空間布置靈活，可商可住深受市場喜愛，目前市場中公寓因使用功能需求，最大化利用空間高度，出現(xiàn)較多Loft公寓，Loft公寓與平層、躍層、復(fù)式等常見的房屋結(jié)構(gòu)差別較大，其特點(diǎn)是層高較高，可分割成兩層空間，為最大限度方便業(yè)主使用和建筑安全，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要做更細(xì)致的結(jié)構(gòu)方案布置和設(shè)計(jì)計(jì)算，保證建筑的使用安全、耐久性和適用性。本文就Loft公寓的特點(diǎn)，結(jié)合工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程，簡述公寓建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 工程概況

本項(xiàng)目為某科技園區(qū)的配套公寓建筑，共11棟高層公寓建筑，本文主要介紹D地塊D04#樓的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，D04#樓地下兩層，地下一層功能為自行車庫，地下二層與地下車庫相接，功能為汽車庫；地上12層，首層為商業(yè)，層高6.4m，2層以上均為公寓，層高4.8m，建筑高度59.35m。建筑體型為C形樓，建筑長59.92m，寬35.82m，C形窄邊寬9.2m。

2 結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度Ⅷ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場地類別Ⅱ類。嵌固端位于基礎(chǔ)頂，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí)。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，采用50年一遇的基本風(fēng)壓w0=0.35kN/m2，地面粗糙度C類，50年一遇的基本雪壓0.2kN/m2。

3 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)勘察報(bào)告，本工程場地土主要為粉土、粉細(xì)砂、角礫碎石、粉細(xì)砂、粉土等，地下水埋深位于場地下約50m，無需考慮抗浮問題，場地標(biāo)準(zhǔn)凍深1.2m，無液化，無濕陷，基底地基持力層土層承載力150kPa?；诮?jīng)濟(jì)性考慮，本工程地庫采用天然地基，筏板基礎(chǔ)加下柱墩；因場地土不滿足主樓結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)承載力和變形要求，主樓采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理，復(fù)合地基由巖土公司另行設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)為平板式筏形基礎(chǔ)，筏板厚800mm，以沖切和大面積配筋為構(gòu)造控制筏板厚度，沖切不滿足部位，局部筏板向下加厚，筏板通長筋按照0.15%配筋率布置，不滿足計(jì)算配筋部位，增加附加鋼筋，充分考慮經(jīng)濟(jì)性和安全、合理性。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 結(jié)構(gòu)選型及布置

本工程位于8度區(qū)，建筑布置房間開間為5.1m和3.9m兩種，房間進(jìn)深7.4m，公共走廊臨外墻布置，走廊寬度1.8m，為最大限度合理利用建筑空間，增加室內(nèi)凈高，避免戶內(nèi)凸出梁柱影響居住體驗(yàn)，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)和結(jié)構(gòu)安全合理，本工程采用剪力墻結(jié)構(gòu)。

剪力墻厚根據(jù)穩(wěn)定和承載力控制取值，首層商業(yè)層高較高，部分墻厚300mm，以上各層墻厚除山墻300mm外，均為200mm厚，梁高考慮設(shè)備管線和建筑凈高要求，梁高控制在600mm，且均布置在分戶墻下。本工程標(biāo)準(zhǔn)層4.8m層高，為充分利用建筑高度，建設(shè)方為業(yè)主預(yù)留Loft夾層條件。為方便業(yè)主使用功能多變改造及夾層布置方便，戶內(nèi)隔墻下不設(shè)置結(jié)構(gòu)梁，充分利用樓板承載力。依據(jù)精裝修樣板間條件，夾層方案采用鋼結(jié)構(gòu)加25mm左右厚的水泥纖維板樓蓋（夾層衛(wèi)生間采用壓型鋼板組合樓蓋），鋼立柱生根于樓板，鋼梁主梁支撐于剪力墻和半層標(biāo)高結(jié)構(gòu)梁。

4.2 荷載取值

公寓采暖方式為散熱器，地面做法厚度50mm。戶內(nèi)固定隔墻荷載和衛(wèi)生間地面做法增厚部分，按照面積等效折算至樓面恒載，保證不丟不落總荷載，折算后樓面恒載約2.3kN/m2。衛(wèi)生間活載按照面積等效原則折算至大板樓面活載，折算后樓面活載約2.2kN/m2。

主體結(jié)構(gòu)和樓板設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮后期Loft夾層荷載，依據(jù)水泥纖維板廠家提供參數(shù)考慮夾層重量，Loft夾層恒載取值2.0kN/m2，活載取值2.0kN/m2（該恒活荷載已考慮夾層全部荷載）。整體計(jì)算時(shí)，夾層恒活荷載均疊加到樓層樓面標(biāo)高混凝土結(jié)構(gòu)樓板，墻柱構(gòu)件和梁設(shè)計(jì)時(shí)，采用整體計(jì)算結(jié)果，樓板設(shè)計(jì)時(shí)，按照實(shí)際夾層布置，傳導(dǎo)至樓面的荷載取值設(shè)計(jì)。

4.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

結(jié)構(gòu)計(jì)算采用盈建科1.9.3版本計(jì)算，采用施工模擬一和施工模擬三分別整體計(jì)算，本工程在兩種施工模擬加載方式下計(jì)算結(jié)果幾乎無異，說明一般規(guī)則和功能簡單建筑結(jié)構(gòu)，采用施工模擬一計(jì)算即可，施工模擬一計(jì)算可大大提高結(jié)構(gòu)模型計(jì)算效率。因走廊一側(cè)墻肢較短，軸壓比控制下，基礎(chǔ)頂?shù)蕉訅χ炷翉?qiáng)度等級(jí)取值C55，每兩層遞減一個(gè)標(biāo)號(hào)混凝土強(qiáng)度等級(jí)，頂部兩層取C30；梁板、樓梯混凝土強(qiáng)度全部采用C30。本工程平面凹凸不規(guī)則，豎向剛度均勻、抗剪承載力比為0.86，無豎向不規(guī)則，周期比0.74，層間位移角1/1056，位移比1.26＞1.20，故計(jì)算配筋時(shí)考慮雙向地震作用，位移計(jì)算采用考慮偶然偏心規(guī)定水平力作用下結(jié)果，配筋計(jì)算僅考慮雙向地震作用，不考慮偶然偏心。

4.4 結(jié)構(gòu)典型構(gòu)造和計(jì)算措施

4.4.1 超長結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施

本工程因場地限制和建設(shè)方功能要求，C形公寓樓不允許設(shè)置伸縮縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)超長較多，采取了以下結(jié)構(gòu)和施工措施：①各層樓板端跨板配筋率增大至0.25%，雙層雙向配筋；②屋面板通長筋配筋率加大至0.25%；③在C形樓兩個(gè)轉(zhuǎn)角處分別設(shè)置一道伸縮后澆帶（基礎(chǔ)底到屋頂通高），后澆帶寬度800mm，設(shè)置在跨中1/3范圍，待主體完工45d后方可封閉。

4.4.2 剪力墻結(jié)構(gòu)面外支撐框架梁端構(gòu)造方案

走廊靠近外墻，走廊寬度限值無法向內(nèi)側(cè)增加翼墻，只有沿外墻的一字剪力墻，為滿足框架梁端錨固要求及避免一整片一字墻，同時(shí)提高墻體穩(wěn)定性，利用每個(gè)開間外立面空調(diào)機(jī)位（立面百葉遮擋），偏向外墻外側(cè)增加端柱，較好解決了鋼筋錨固和墻體穩(wěn)定問題。

4.4.3 精裝配合及樓層標(biāo)高混凝土樓板設(shè)計(jì)

為滿足業(yè)主多樣需求，配合本工程建設(shè)單位、精裝修單位做Loft樣板間，同時(shí)預(yù)留后期改造條件，本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了夾層鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)留預(yù)埋。梁柱埋件均采用20mm厚鋼板，預(yù)留在主體結(jié)構(gòu)梁和墻上，建筑抹灰完成后，隱蔽在抹灰層內(nèi)，兼顧不做夾層的業(yè)主使用體驗(yàn)。在室內(nèi)樓梯周邊及衛(wèi)生間降板周邊立鋼柱，鋼柱截面采用150mm方鋼管，鋼梁截面由承載力和樓面舒適度驗(yàn)算控制，主梁截面采用100×100鋼管，衛(wèi)生間周邊根據(jù)降板標(biāo)高采用100×200鋼管，鋼梁之間間距不大于600mm以便搭設(shè)水泥纖維板，在風(fēng)道洞口周邊增加75mm角鋼封邊，鋼材為Q235B，梁柱、梁梁連接均為焊接連接。

部分鋼柱直接落在樓層混凝土樓板，采用理正結(jié)構(gòu)工具箱異形板計(jì)算模塊，將樓板上隔墻和鋼柱以實(shí)際截面和位置輸入樓面上荷載，計(jì)算出樓板最大彎矩，按照樓面等效均布活荷載原理，等效計(jì)算出樓面均布活荷載，以此等效后的活荷載設(shè)計(jì)計(jì)算樓層混凝土樓板。為加強(qiáng)樓板的安全性及正常使用，鋼柱下樓板內(nèi)增加鋼筋網(wǎng)片，樓板長跨方向板頂受力鋼筋通長布置。

5 總結(jié)

本文復(fù)盤了典型Loft公寓建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過合理的結(jié)構(gòu)布置和正確的導(dǎo)荷、局部加強(qiáng)措施，借助結(jié)構(gòu)工具箱對(duì)構(gòu)件復(fù)核計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)建筑的安全、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用，為類似建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。