昆明某項(xiàng)目配建小學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李躍華 徐國(guó)芳 李進(jìn)榮

(昆明理工泛亞設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650041)

1 工程概況

本項(xiàng)目位于昆明市五華區(qū)，為某樓盤代建小學(xué)項(xiàng)目。項(xiàng)目由教學(xué)主樓，風(fēng)雨操場(chǎng)，階梯教室三個(gè)結(jié)構(gòu)單體組成。教學(xué)主樓1層～4層為教室、教師辦公室，平面右下角為行政辦公室、會(huì)議接待室。房屋建筑高度為17.20 m，層高為4.5 m+3.9 m+3.9 m+3.9 m。項(xiàng)目局部設(shè)地下1層停車庫(kù)。教學(xué)主樓采用鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，其余單體采用框架結(jié)構(gòu)。采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓蓋。本項(xiàng)目教學(xué)主樓采用隔震設(shè)計(jì)，隔震墊設(shè)于-2.20 m標(biāo)高；基礎(chǔ)采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁型為PHC500-AB(100),樁長(zhǎng)為24 m～30 m，建筑剖面圖如圖1所示，項(xiàng)目鳥瞰圖如圖2所示。

2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)布置

教學(xué)主樓采用帶隔震的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，由于考慮立面及建筑功能需要，未能設(shè)抗震縫，形成一個(gè)長(zhǎng)174 m，寬108 m單體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)平面呈分叉型。主要框架柱斷面為600×600，框架梁斷面為300×800，剪力墻厚為250 mm。豎向構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40～C35，梁板為C35～C30，隔震墊采用LNR600-Ⅱ～LNR800-Ⅱ，LRB600-Ⅱ～LRB800-Ⅱ。各層平面如圖3～圖7所示。

2.2 整體和局部計(jì)算分析

本工程結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用YJK1.9.3軟件，隔震分析采用Etabs軟件進(jìn)行分析計(jì)算。

針對(duì)教學(xué)主樓形體復(fù)雜，在整體考慮建筑位移角、位移比及規(guī)定水平力下框架柱地震傾覆力矩均滿足規(guī)范要求前提下，對(duì)整個(gè)建筑分塊計(jì)算，使各分塊位移角、位移比及規(guī)定水平力下框架柱地震傾覆力矩也同時(shí)滿足規(guī)范要求，并對(duì)梁、柱、墻身承載力設(shè)計(jì)考慮整體與分塊包絡(luò)設(shè)計(jì)。分區(qū)如圖8所示。

2.3 薄弱部位及關(guān)鍵構(gòu)件設(shè)計(jì)

由于建筑平面不規(guī)則且局部位置由于建筑功能限制，存在以下薄弱部位：

1)中間連廊連接各個(gè)教室分肢，連廊樓板的完整性是整個(gè)結(jié)構(gòu)單體成立的關(guān)鍵所在，故對(duì)連廊位置樓板進(jìn)行設(shè)防地震和罕遇地震的樓板應(yīng)力分析，并對(duì)中間連廊區(qū)域樓板按如下性能目標(biāo)設(shè)計(jì)：a.設(shè)防地震下，樓板拉應(yīng)力小于Ftk；b.罕遇地震下，樓板拉力不大于鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值×鋼筋面積，保證樓板不被拉斷。為滿足樓板性能化目標(biāo)要求，加強(qiáng)樓板板厚為300 mm，樓板最小配筋率不小于0.3%。樓板應(yīng)力分布如圖9，圖10所示。

從中震下樓板應(yīng)力圖可以看出，除柱子周邊樓板外，中震下大部分樓板拉應(yīng)力均小于其混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)柱子周邊樓板應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的位置附加鋼筋網(wǎng)片。

根據(jù)大震下樓板拉應(yīng)力進(jìn)行樓板配筋設(shè)計(jì)，要求樓板較窄處樓板拉力值不大于設(shè)置的鋼筋面積總和與鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的乘積值，保證樓板在大震下不被拉斷，能否形成一塊完整的樓板，使結(jié)構(gòu)能成為一個(gè)整體，保證大震不倒的設(shè)防目標(biāo)。

2)連廊位置為單跨結(jié)構(gòu)，存在躍層柱，在對(duì)樓板加強(qiáng)的同時(shí)，要求中震下躍層柱、連廊框架柱滿足抗剪抗彎彈性，框架梁不屈服，連廊部位框架梁柱抗震等級(jí)提高為一級(jí)，提高連廊框架的抗震承載力。

3)教學(xué)主樓隔震層地庫(kù)部分層高為3.6 m，其余層高為2.2 m，隔震層支墩處在不同標(biāo)高，為減小不等高隔震支墩帶來(lái)的不利影響，采取以下措施：a.調(diào)整隔震層上支墩高度盡量一致；b.在支墩高度變化處框架梁設(shè)置加腋；c.在隔震層高側(cè)設(shè)置300厚底板，進(jìn)行加腋，保證基礎(chǔ)水平地震力能有效傳遞至周邊基礎(chǔ)，如圖11所示。

2.4 超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

教學(xué)主樓結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜，全長(zhǎng)為174 m，超出規(guī)范規(guī)定最大間距 5 m的要求較多。建筑功能要求不允許留設(shè)永久性伸縮縫，為實(shí)現(xiàn)上述建筑功能，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用一些必要的技術(shù)措施，取消永久性伸縮縫。

1)采用增配構(gòu)造鋼筋的措施,加強(qiáng)樓板，框架梁貫通筋設(shè)置，連廊位置樓板配筋按0.3%設(shè)置。

2)采用低收縮混凝土材料，采取跳倉(cāng)澆筑、控制縫等施工方法，并加強(qiáng)施工養(yǎng)護(hù)。

3)設(shè)置后澆帶，后澆帶鋼筋采用100%搭接，后澆帶混凝土強(qiáng)度等級(jí)比兩側(cè)混凝土提高一級(jí)。

4)考慮溫度應(yīng)力的影響,對(duì)全樓樓板進(jìn)行溫度應(yīng)力分析。分析模型考慮隔震支座的實(shí)際側(cè)向剛度。分析工況考慮升溫20 ℃和降溫20 ℃兩個(gè)工況，如圖12,圖13所示。

由分析結(jié)果可知，樓板拉應(yīng)力較大區(qū)域在連廊位置，樓板有效寬度較小的區(qū)域，拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)計(jì)時(shí)在樓板應(yīng)力較大區(qū)域雙層雙向樓板配筋，配筋面積按樓板拉力總和確定。陰陽(yáng)角位置設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，梁柱配筋考慮溫度應(yīng)力。

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目為重點(diǎn)設(shè)防類建筑，教學(xué)主樓存在平面不規(guī)則和結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)等不利因素：

1)對(duì)教學(xué)主樓在整體計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范的前提下，同時(shí)對(duì)分塊計(jì)算，使各分塊位移、位移比及框架柱、短肢墻地震傾覆力矩也同時(shí)滿足規(guī)范要求，并對(duì)梁、柱、墻考慮整體與分塊模型包絡(luò)設(shè)計(jì)，使各分肢整體和局部均有較好的抗震及塑性變形能力。

2)對(duì)教學(xué)主樓連廊單跨框架按框架柱中震彈性，框架梁中震不屈服設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)的薄弱部位具有較強(qiáng)的抗震能力。中間連廊是整個(gè)結(jié)構(gòu)體系成立的關(guān)鍵，通過(guò)對(duì)此位置的加強(qiáng)，提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力。

3)對(duì)連廊樓板進(jìn)行溫度，中震，大震下的樓板應(yīng)力分析，樓板厚度滿足各階段的樓板應(yīng)力控制指標(biāo)，對(duì)樓板按樓板應(yīng)力分析結(jié)果進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，確保樓板中震下不被拉裂，大震下不被拉斷，保證整個(gè)結(jié)構(gòu)體系成立。