1、某建筑工程结构设计分析【摘要】：本文以某大厦结构设计为例，着重介绍一个体量庞大，长度很长，立面开大洞，场地处于岩溶发育地区的复杂高层建筑，通过合理的结构概念设计，对复杂问题一一化解，有效地实现建筑功能要求。【关键词】：机械冲孔灌注桩；超长无缝地下室；伸缩缝；“V”字形转换柱；空中连廊弱连接 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1.工程概况 该大厦地上建筑面积为 10 万?，地下建筑面积 1 万?，总建筑面积为11 万?，其中地上 17 层，地下 1 层，结构主体高度约 70m，为综合办公大楼，整个大楼长度约 340m，立面开两个大门洞，气势非常宏大。 本工程抗震设防烈度为 6 度
2、，设计基本加速度为 0.05g，设计地震为第一组，建筑抗震设防类别为丙类，采用框架-剪力墙结构，抗震等级均为三级，II 类场地，基本风压 0.35KN/?，基本雪压 0.40KN/?，地面粗糙度为 B 类。 2 基础设计 2.1 工程地质概况 根据地质报告，本工程场地自上而下依次如下：第（1）层：素填土，厚约 1.09.5m；第（2）层：粉质粘土，厚约4.09.1m，fak=170KPa；第（3）层：含砾粘土，厚约0.58.3m，fak=80KPa；第（4）层：微风化石灰岩，揭露厚度6m，fak=4260KPa，qpk=12000KPa，其岩性为可溶性岩类，岩溶发育，有1/5 钻孔有溶洞，溶洞
3、内泥质充填。地下水埋深 2.34.2m，对混凝土及钢筋无腐蚀性。根据勘察发现，场地范围内岩溶现象发育，岩溶分布规律如下： 1、场区主要发育覆盖型岩溶，以充填溶洞为主，无充填溶洞少量； 2、岩溶发育主要分布在浅层，随深度的增加，岩溶发育逐渐减弱； 3、岩溶常呈团状或呈带状分布，说明溶洞形成原因主要为地下水沿构造裂隙或断裂破碎带长期溶蚀而成； 4、溶洞发育垂直向上具有多层性，相邻溶洞彼此贯通性差，洞壁不规则。 2.2 基础设计选型 根据上述地质情况，本工程基础采用机械冲孔灌注桩，以第（4）层微风化石灰岩为持力层，桩底进入该层不小于 1d，场地由于下伏基础顶界面起伏不平，溶洞裂隙发育，施工前，必须进
4、行一桩一孔详勘，以查明基岩溶洞的发育深度和范围为主，为桩基施工提供准确深度，确保桩底下 3d 或 5m 深度范围内无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质条件。 2.3 超长地下室整体结构设计 本工程地下室长约 340m，宽约 16m，考虑建筑使用功能和地下室顶板嵌固端要求，地下室底板和顶板不设缝，连为一整体，远大于规范规定的伸缩缝间距，为解决超长结构混凝土的收缩和温度应力对结构的影响，减少裂缝宽度，在施工图设计过程中必须充分考虑抗裂缝措施的问题。针对本工程的实际情况，主要采取如下结构措施： 1）间距 30m 左右设置施工后浇带，宽 1000mm，本工程设置 9 道后浇带，后浇带贯通底板、地梁、外墙
5、、顶板，2 个月后，采用提高一级标准的混凝土浇筑。 2）混凝土中掺微膨胀混凝土浇筑，加强混凝土的养护，保持长时间的湿润。 3）加强底板、顶板配筋，设置双层双向钢筋，间距150mm。 4）结合人防、设备管道要求，顶板设有 600mm 厚覆土，可减少使用过程过大温差对结构影响。 3.上部结构设计 3.1 结构体系和结构布置 本工程主楼共 17 层，结构主体高度 70m，采用框架-剪力墙结构，框架与剪力墙抗震等级均为三级，主楼呈弧形，东西长约 340m，南北宽约16m，0.00 以上设 4 道伸缩缝把大楼分成 5 个抗震子单元，16 层架空连廊结构形式采用轻钢结构，连廊与主体连接方式为弱连接，地震作
6、用时可相对自由滑动。左右两个单元长约 85m，施工中设两道后浇带，中间单元长约 60m，施工中设一道后浇带。大楼中部中间段 12 层为共享大厅，建筑要求大厅宽敞、高大、透气，而标准层内廊柱距仅为 3.0m，柱距较密，为解决上述矛盾，结构采取在 3 层设立“V”字形柱转换，通过“V”形柱转换，标准层内廊的两根柱在 2 层合并成一根柱，达到扩大柱距、满足建筑使用功能的要求。 3.2 结构计算与分析 采用中国建筑科学研究院建筑结构研究所的 SATWE 计算程序进行整体计算，振型数 15 个，振型组合采用 CQC 法，其中中间段子单元计算结果如下： 1）周期（耦连）前 3 个周期如下：T1=2.289
7、4s，T2=1.7803s，T3=1.5380s，Tt/T1=1.7803/2.2894=0.781 米，以保证地震作用下连廊足够的水平位移量，牛腿之间设梁板进行拉接，牛腿上设置板式橡胶支座进行防震作用，考虑本工程按 6 度设防，因此结构计算时可不考虑连廊竖向地震作用和水平地震作用对主体的影响，只考虑连廊竖向荷载传至两边主体，这样就大大简化计算模型。 4.结束语 本工程体量庞大，长度很长，立面开大洞，场地处于溶洞发育地区，地质条件非常复杂。这样一个看似非常复杂的高层结构，设计中通过采取合理的结构概念设计，对复杂问题一一化解，有效实现建筑功能要求：通过设置多道抗震缝，把很长的建筑分成若干简单的抗震子单元；地下室底板、顶板采取不设缝处理，满足建筑使用要求及结构嵌固端、高层基础埋深要求；空中架空连廊采用弱连接设计，解决地震作用时相互的影响；“V”字形转换柱解决共享大厅建筑空间要求；采用机械冲孔灌注桩，解决了溶洞地区基础处理问题。 【参考文献】： 【1】杨旭东.高层建筑框架结构设计中一些常见问题的探讨【J】.绍兴文理学院学报(自科版).2005(03) 【2】张明生.某法院审判法庭综合大楼结构设计【J】.福建建筑.2009(06) 【3】杨晓军.建筑结构设计中正确理解设计规范的若干问题【J】.建筑技术开发.2007(07)
