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某商住樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
陳作勤
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某商住樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
The structure design of a building
陳作勤
Chen Zuoqin
摘 要：本文簡要介紹了新城E1-4工程的設(shè)計(jì)與計(jì)算過程，對(duì)本工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算分析及結(jié)構(gòu)構(gòu)造進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)體系；框支剪力墻；轉(zhuǎn)換層
Abstract: This paper is the summary of the design and calculation of the building of E1-4 in New Zone. It introduces the design of the foundation,structral type,calculation and the construction details of the building.
Key words:structral type，shearwalls surpported on frame，transfer storey
中圖分類號(hào)：TU318
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1008-0422（2005）04-0029-02
1 工程概況
新城E1-4地塊高層住宅是某集團(tuán)投資興建的花園式高級(jí)居住建筑，位于廣州市新城市區(qū)內(nèi)。工程占地面積5582m2，建筑面積47697m2，建筑主體為兩幢樓高三十三層塔樓組成，為不帶商業(yè)裙樓的聯(lián)體純住宅樓，建筑總高度97.8m。本工程首層平面最大尺寸66.22m×32.6m，首層架空，層高5 m，二層以上塔樓部分均為住宅，層高2.9m。設(shè)有兩層地下室，地下室平面最大尺寸76.22m×42.6 m，地下一層層高3.4m，地下二層層高3.2m，其中地下二層為六級(jí)人防設(shè)計(jì)，地下一、二層平時(shí)均作為停車庫和設(shè)備用房使用。
本工程自1998年7月開始方案設(shè)計(jì)，已于2001年通過竣工驗(yàn)收。
2 結(jié)構(gòu)體系及截面設(shè)計(jì)
根據(jù)建筑功能要求和平面布置特點(diǎn)，本工程塔樓結(jié)構(gòu)采用底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)體系，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)，二層以上采用以剪力墻為主的結(jié)構(gòu)體系，利用電梯井道及樓梯間部位形成剪力墻核心筒，各套公寓的轉(zhuǎn)角等部位布置短肢剪力墻。為了滿足建筑的使用要求，在二層平面設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，上部除核心筒部分及公寓少量部分墻肢落地外，其他墻肢由轉(zhuǎn)換梁托換，以框支柱支承，與框支柱組成大框架，從而在轉(zhuǎn)換層以下形成了大窨框支剪力墻，本工程轉(zhuǎn)換層上、下剛度之比為：
g=1.87，小于《高規(guī)》中規(guī)定之限值2。
核心筒布置時(shí)，保證沿對(duì)稱軸對(duì)稱布置，使塔樓的剛度中心和質(zhì)量中心基本重合。本工程地面以上兩塔樓間設(shè)置420mm寬變形縫隔開，縫自地面貫通至頂層；地下室不設(shè)縫，各層板在該處連續(xù)，為抵抗溫度收縮應(yīng)力，考慮分段設(shè)置后澆帶，為控制混凝土的裂縫，在較長段施工時(shí)采用分區(qū)設(shè)置后澆帶，以解決混凝土前期收縮的問題。
本工程混凝土強(qiáng)度等級(jí)隨層高的變化如表1所示。
為使施工時(shí)梁柱混凝土澆搗更為方便，混凝土強(qiáng)度等級(jí)僅隨層高變化。
本工程主要受力構(gòu)件截面尺寸如下：
1．豎面構(gòu)件：核心筒剪力墻外壁首層以下650mm厚，首層（轉(zhuǎn)換層）600mm，二層～十二層350mm，十三層～二十一層300mm，二十二層～三十三層300mm；核心筒剪力墻內(nèi)壁除首層及首層以下300mm外，其余各層均為200mm厚；轉(zhuǎn)換層以上各層短肢剪力墻（含異形柱）墻厚為：二至四層 300mm，五至十二層 300mm、250mm，十三至二十一層250mm、200mm，二十一層以上200mm。框支柱最大截面尺寸為1200mm 1500mm（1300 mm 1300mm），非塔樓柱尺寸主要為500mm 500mm，地下室塔樓柱最大截面尺寸為1300mm 1500mm（1400mm 1400mm）。
2．梁：住宅部分框架梁截面一般為250 500mm至200 500mm之間，地下室底板梁截面為300 700mm至450 900mm，框支梁截面600 900mm至1200 1800mm，標(biāo)準(zhǔn)層及以上樓層框架梁截面受建筑制約，最大梁截面250 600mm。
3．板：地下室底板300mm厚，人防層頂板250mm厚，首層板厚150mm，轉(zhuǎn)換層板由于受力復(fù)雜，加強(qiáng)至 250mm，標(biāo)準(zhǔn)層及復(fù)式住宅各層除部分板跨度較大或受設(shè)備專業(yè)管道埋設(shè)制約加厚為150mm及120mm外，其余均為100mm。地下室側(cè)壁厚300mm。
3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
根據(jù)地質(zhì)部門提供的地質(zhì)報(bào)告，工程場(chǎng)地土層依次為雜填土，耕作土，粉質(zhì)粘土，白堊系上統(tǒng)大朗山基巖，中風(fēng)化巖帶埋深3.00至14.50m，層厚0.30至5.70m，微風(fēng)化巖面埋深10.10至19.80m�？紤]到場(chǎng)地及其附近區(qū)域未發(fā)現(xiàn)有斷層或其它影響建筑物的不良地質(zhì)現(xiàn)象，地質(zhì)情況較好，綜合廣州地區(qū)基礎(chǔ)工程的應(yīng)用實(shí)際，采用當(dāng)?shù)貞?yīng)用較為普遍的人工挖孔樁，使基礎(chǔ)工程較為經(jīng)濟(jì)合理。
人工挖孔樁計(jì)算采用廣東省標(biāo)準(zhǔn)（DBJ15-3-91）嵌巖樁公式
及磨擦樁公式
計(jì)算，實(shí)際采用樁徑為1.2m,1.5m,1.8m及2.0m，樁長為14至26m，擴(kuò)大頭尺寸1.8m,2.0m,2.2m及2.6m，樁端嵌入巖層均不少于0.5 m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)Ｃ30。
為節(jié)約基坑支護(hù)造價(jià)，本工程基坑開挖采用噴錨網(wǎng)支護(hù)及擋土樁加錨套形式支護(hù)，噴錨網(wǎng)支護(hù)時(shí)，混凝土壁厚100，強(qiáng)度等級(jí)Ｃ20，鋼筋網(wǎng)f6@200 200，錨桿長度約4m，分三排設(shè)置。實(shí)際應(yīng)用效果良好。
4 結(jié)構(gòu)計(jì)算
本工程位于7度地震區(qū)，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，屬中軟場(chǎng)地土，基本風(fēng)壓取0.45kN/m2，修正系數(shù)1.30。采用中國建筑科學(xué)研究院編制的TBSA（5.0版），計(jì)算程序進(jìn)行整體分析計(jì)算，并輔以PIEM進(jìn)行平面前后處理工作，地震計(jì)算時(shí)在X、Y方向均取了六個(gè)震型，周期折減系數(shù)0.8 。計(jì)算結(jié)果如表2、表3、表4所示：
本工程填充墻砌體材料采用灰沙砂磚，容重19kN/m3。外墻及分戶墻厚180mm，內(nèi)隔墻90mm。由于墻體厚度的減薄有效地減小了梁的線荷載，從而使梁的配筋有效的減小，同時(shí)梁截面也有效地控制在建筑所要求的限高之內(nèi)。
5 構(gòu)造措施
為保證結(jié)構(gòu)的安全，除了按照計(jì)算結(jié)果作為設(shè)計(jì)依據(jù)外，本工程還采取了以下構(gòu)造措施：
5.1 對(duì)轉(zhuǎn)換層上下樓層豎向構(gòu)件的剛度比進(jìn)行計(jì)算調(diào)整，合理地確定上部剪力墻的厚度及數(shù)量，以保證轉(zhuǎn)換層上下剛度均勻，避免形成剛度突變。同時(shí)，加大轉(zhuǎn)換層樓板厚度為200mm，以提高轉(zhuǎn)換層的整體受力能力。
5.2 控制框支柱的軸壓比在0.65以內(nèi)，以保證框支柱的延性。對(duì)計(jì)算結(jié)果的梁、柱配筋進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，力求做到構(gòu)件傳力直接合理，達(dá)到強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的目的。
6 工程總結(jié)
高層建筑的結(jié)構(gòu)選型應(yīng)在滿足使用要求的前提下，選擇合理，經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。
在滿足使用要求的基礎(chǔ)上，合理的采用新型墻材能夠節(jié)省大量的鋼筋和水泥，且使構(gòu)件的截面尺寸有效的減小。
抗震設(shè)計(jì)應(yīng)從概念上加以控制，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和位移變形的條件下應(yīng)盡量減小結(jié)構(gòu)剛度，以減少地震帶來的影響。
采用噴錨網(wǎng)支護(hù)及擋土樁加錨套形式支護(hù)的方法能較好的控制基坑支護(hù)的造價(jià)，在地質(zhì)條件許可的情況下合理地選擇噴錨支護(hù)是高層建筑發(fā)展的趨勢(shì)之一。
參考文獻(xiàn)
[1] 中國建筑科學(xué)研究院建筑結(jié)構(gòu)研究所:高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工程實(shí)例，1993年3月.
[2] 鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程(JGJ3-91)
[3] 趙西安：鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，中國建筑工業(yè)出版社，1992年3月.
[4] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ11-89）
作者單位：廣州城建開發(fā)設(shè)計(jì)院有限公司
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