上海某復(fù)雜商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

溫 海 濱

(上海陸譽(yù)工程設(shè)計管理有限公司，上海　200333)

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上海某復(fù)雜商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

溫 海 濱

(上海陸譽(yù)工程設(shè)計管理有限公司，上海200333)

以上海某商業(yè)建筑工程為例，針對該工程存在樓板大開洞、大跨度框架、穿層柱等多種結(jié)構(gòu)不規(guī)則布置的情況，從結(jié)構(gòu)選型、抗震性能化設(shè)計、加強(qiáng)薄弱部位等方面，提出了結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，以滿足建筑的使用需求。

商業(yè)建筑，結(jié)構(gòu)布置，穿層柱，抗震性能，樓板

1　工程概況

上海某商業(yè)建筑，建筑場地位于上海市青浦新城，該建筑分為地上4層，地下3層，總高度23.05 m,結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為樁基加防水板。地上1，2層為大商場以及餐飲區(qū)，3層為電影院，影院上空，3層夾層為電影院檢修區(qū)，屋頂為種植屋面，地下3層均為汽車停車庫，地下1，2層為機(jī)械停車庫。

地下3層層高分別為3.90 m，5.65 m，5.75 m；地上4層分別為6.00 m，5.50 m，6.00 m(影院夾層)，5.55 m。

本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年；建筑結(jié)構(gòu)安全等級為一級；抗震設(shè)防類別：商業(yè)為重點(diǎn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計基本地震加速度值為0.10g,設(shè)計抗震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅲ類，建筑的設(shè)計特征周期為0.65 s；基本風(fēng)壓0.55 kN/m2，地面粗糙度為B類。

根據(jù)GB 50223—2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)中3.0.3的規(guī)定[1]，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度1度的要求加強(qiáng)其抗震措施，框架抗震等級為二級。

2　基礎(chǔ)設(shè)計

本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。本工程所有地上單體均位于一個大地下室上，地下室層數(shù)3層，基礎(chǔ)板面標(biāo)高-15.350, 且抗浮水位較高，需設(shè)置抗拔樁，抗拔樁為φ600鉆孔灌注樁，持力層選用砂質(zhì)粉土層，樁長18.8 m。基礎(chǔ)沉降約50 mm，基礎(chǔ)底板厚0.8 m左右，下設(shè)柱墩。

3　結(jié)構(gòu)布置及不規(guī)則情況

3.1結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)

本工程典型結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖1～圖3所示。

典型柱距為8.4×8.4,典型柱截面為900×900，典型框架梁截面為500×800,次梁為250×600(單向布置),將樓板分割為單向板，樓板厚度為110 mm。

本建筑嵌固端為地下室頂板，為減少錯層對建筑帶來的不良影響，將±0.000與周邊地庫的樓板高差控制在600 mm以內(nèi)。1層、2層北面懸挑較大，最大處5.0 m，典型梁截面為500×1 200，詳細(xì)布置見圖1；3層建筑的主要功能為電影院，布置詳見圖2。為滿足建筑的使用功能要求，抽去一些框架柱；3層影院夾層主要建筑功能為檢修功能，影院上空，為大開洞，開洞面積約為54%，有較多穿層柱，為了避免此層抽柱處柱跨過大，在不影響建筑功能的前提下布置了一些轉(zhuǎn)換柱(梁上起柱)，轉(zhuǎn)換柱起于3層樓面，止于3層屋頂，約11.55 m高，柱截面為500×500。屋面布置詳見圖3。其中I-MAX影院屋面為鋼結(jié)構(gòu)屋面，兩方向跨度約為25 m。

3.2規(guī)則性判斷

該建筑高度不高，但結(jié)構(gòu)不規(guī)則情況較為復(fù)雜，存在樓板大開洞、大跨度梁、局部穿層柱、梁上起柱等多種情況，對結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性控制為本工程的設(shè)計重點(diǎn)之一。

本工程有如下不規(guī)則情況：

扭轉(zhuǎn)不規(guī)則：在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，樓層豎向構(gòu)件最大的水平位移和層間位移與該樓層平均值之比，X向為1.26>1.2，Y向為1.32>1.2，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。

樓板不連續(xù)：3層夾層部分樓板缺失，有效樓板寬度約為35.6%<50%；開洞面積約為54%。2層～屋面穿層柱計算高度為11.55 m。按實(shí)際計算長度系數(shù)復(fù)核并加強(qiáng)穿層柱配筋。

3.3抗震加強(qiáng)措施

針對以上各種不規(guī)則情況，本工程采取了如下加強(qiáng)措施：

針對扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，加大周邊框架梁截面,增加抗扭剛度減少扭轉(zhuǎn)影響。使結(jié)構(gòu)的位移比控制在規(guī)范的要求范圍內(nèi)(<1.4)。

針對3層夾層樓板大開洞，樓板加厚為150 mm，采取雙層雙向配筋，且適當(dāng)提高配筋率；屋面為種植屋面，荷載較大，并考慮到水平力傳遞，樓板厚度加厚到200 mm，采取雙層雙向配筋，并適當(dāng)提高配筋率。

本工程樓板大開洞處存在跨越兩層的穿層柱，為保證穿層柱的抗震安全性，將其抗震性能目標(biāo)[2]定為中震作用下抗剪彈性、抗彎不屈服進(jìn)行承載力復(fù)核。

穿層柱的柱頂剪力取該層同類柱剪力中的最大值，計算長度取穿層柱跨越樓層的總高度，即穿層柱的柱底彎矩取為柱頂最大剪力乘以穿層柱的計算長度再加上柱頂彎矩，在中震作用下穿層柱按此方法進(jìn)行驗算，根據(jù)驗算結(jié)果對穿層柱配筋。

計算表明，穿層柱中震彈性下其抗剪承載力遠(yuǎn)大于剪力設(shè)計值，滿足中震作用下抗剪彈性、抗彎不屈服的性能目標(biāo)要求。

3.4結(jié)構(gòu)超長措施

本建筑長約90 m，為減少混凝土收縮和溫度應(yīng)力的不利影響，每隔35 m～40 m設(shè)置一道后澆帶，后澆帶封閉時間宜滯后45 d以上，其混凝土強(qiáng)度等級宜提高一級，并控制封帶時的溫度。在混凝土中加入適當(dāng)抗裂纖維，增強(qiáng)混凝土抗裂性能。

加強(qiáng)地下室底板、頂板和地下室外墻的水平向配筋，加強(qiáng)超長部分樓、屋面的配筋，以抵抗溫度作用產(chǎn)生的拉力。

±0.000地下室頂板全面加厚，取180 mm(室外250 mm)，且對首層開洞、降板處做特別處理。

4　結(jié)構(gòu)計算分析

4.1多遇地震作用下彈性分析

由于3層夾層樓板開洞面積較大，計算指標(biāo)時，3層夾層和屋面層合為一層輸入，層高為11.55 m。采用SATWE軟件計算分析。以地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固端，考慮雙向水平地震作用及偶然偏心的影響，采用模擬施工加載3，主要結(jié)果如表1所示。

表1　SATWE主要計算結(jié)果

由表1可以看出，計算結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

4.2大開洞處樓板設(shè)計

由于樓板大開洞，為了保證水平力的傳遞，設(shè)定如下目標(biāo)：樓板在多遇地震作用下，樓板主拉應(yīng)力計算值均小于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值2.01 MPa(C30)，可以滿足小震作用下不開裂的要求(小震彈性)；在設(shè)防烈度地震作用下，樓板最大主拉應(yīng)力可以滿足樓板鋼筋不屈服(中震不屈服)。

采用PMSAP對大開洞樓層的樓板進(jìn)行小震及中震下的應(yīng)力分析。計算表明，小震作用下樓板應(yīng)力較小，均可滿足混凝土不開裂的要求，樓板應(yīng)力圖不在此列出；中震作用下樓板應(yīng)力圖如圖4，圖5所示。

由計算結(jié)果可以看出中震下適當(dāng)?shù)呐浣罴纯蓾M足抗震要求(見表2)。

表2　中震作用下樓板應(yīng)力計算結(jié)果

5　結(jié)語

本單體雖然規(guī)模不大，但建筑效果及使用的功能需求存在如樓板大開洞、大跨度框架、穿層柱等多種結(jié)構(gòu)不規(guī)則布置，且整體結(jié)構(gòu)超長，建設(shè)方對經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的控制較為嚴(yán)格。在此條件下，結(jié)構(gòu)設(shè)計采取合理選型、加強(qiáng)薄弱部位、抗震性能化設(shè)計等多種措施，使結(jié)構(gòu)既能夠滿足規(guī)范的各項要求，又能達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的。

[1]GB 50223—2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

Structural design of complex commercial buildings in Shanghai

Wen Haibin

(ShanghaiDAODesign&ConsultingCo.,Ltd,Shanghai200333,China)

Taking the commercial building engineering in Shanghai as an example, in light of various structural irregular layout of floor opening, large-span frame and crossing-layer column, starting from aspects of structural selection, seismic performance design and strengthening week parts, the paper puts forward structural design methods, with a view to meet building utilization demands.

commercial building, structural layout, crossing-layer column, seismic performance, floor

1009-6825(2016)19-0034-02

2016-04-27

溫海濱(1981- )，男，工程師

TU318

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