普陀體育館改擴建項目結(jié)構(gòu)設(shè)計

郭 俊 林

(上海申聯(lián)建筑設(shè)計有限公司，上海 200082)

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普陀體育館改擴建項目結(jié)構(gòu)設(shè)計

郭 俊 林

(上海申聯(lián)建筑設(shè)計有限公司，上海 200082)

結(jié)合上海市普陀體育館的工程概況，介紹了該工程上部結(jié)構(gòu)的布置方案，并從混凝土梁、柱、基礎(chǔ)等方面，闡述了具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，使該體育館的設(shè)計滿足了相關(guān)規(guī)范要求，有效發(fā)揮了其體育運動功能。

體育館，結(jié)構(gòu)設(shè)計，基礎(chǔ)設(shè)計，混凝土梁

1 工程概況

普陀體育館位于上海市普陀區(qū)曹楊路以東、普雄路以北路口。原場館建于20世紀80年代，目前已設(shè)施老舊，不能適應現(xiàn)代體育運動的功能要求。受上海市普陀區(qū)體育局的委托，我公司承接并完成了該體育館改擴建的設(shè)計任務(wù)。經(jīng)政府規(guī)劃，此次改擴建擬將原有場館拆除，在原址新建一場館，功能以多功能全民健身中心為主，包含籃球、羽毛球、乒乓球、網(wǎng)球、臺球、健身等群眾性體育運動項目，同時在1層提供一個多功能大空間作為今后社區(qū)群眾性集體健身活動之場所。與一般正式的體育競賽場館不同的是，本項目為群眾性體育運動場所，不舉辦正式的體育競賽。本工程設(shè)1層地下室，作為地下車庫使用。地下室含夾層1層，作為辦公室和貯藏室、備用房使用。地上2層(含夾層2層)。1層為籃球場兼社區(qū)群眾性集體健身活動場所，2層為網(wǎng)球場及羽毛球場。2層夾層為辦公空間及臺球室和健身室。因地面場地有限，屋頂設(shè)草坪綠地，以補償部分綠化面積。本工程總用地面積為5 284 m2，總建筑面積為10 210 m2，建筑高度為23.90 m(室外地面至女兒墻頂)，屬多層建筑。本工程地處城市中心地段，用地西臨曹楊路，南臨普雄路，北面為6層航天證券辦公樓，東面為3層武寧新村幼兒園，周邊曹楊路地面下有地鐵11號線通行以及曹楊地區(qū)合流泵房，建設(shè)場地條件較為復雜，對基礎(chǔ)設(shè)計的總體沉降量、樁基施工場地擠土效應、地下室基坑開挖時的基坑圍護變形量等要求較高。

2 上部結(jié)構(gòu)布置

本工程抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計地震分組第一組，設(shè)計基本地震加速度值0.10g，場地類別Ⅳ類，場地特征周期0.9 s，建筑抗震設(shè)防類別為標準設(shè)防類。以上抗震設(shè)計標準均按國家及上海市抗震規(guī)范取值并通過了上海市抗震辦的審批。本工程上部建筑平面近似橢圓形(見圖1)。因建筑對大空間的功能要求，結(jié)構(gòu)中部采用大柱網(wǎng)，且Y向為大跨度單跨框架，根據(jù)抗震規(guī)范第6.1.5條“高度不大于24 m的丙類建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)”的規(guī)定，本工程為避免采用單跨框架結(jié)構(gòu)，采用了框架剪力墻結(jié)構(gòu)。利用建筑樓梯間等部位設(shè)置若干剪力墻，以增強結(jié)構(gòu)的抗震性能。因剪力墻數(shù)量較少，框架抗震等級仍按框架結(jié)構(gòu)采用三級，大跨度框架抗震等級按規(guī)范要求提高為二級，剪力墻抗震等級采用三級。

3 大跨度預應力混凝土梁設(shè)計

本工程結(jié)構(gòu)平面中部為大跨度框架，X向跨度達39 m,Y向亦達33.5 m。因結(jié)構(gòu)跨度很大，框架梁及框架柱受力均較大。設(shè)計時考慮了預應力混凝土梁及型鋼混凝土梁兩種結(jié)構(gòu)方案，經(jīng)計算分析和方案比選，綜合結(jié)構(gòu)受力及施工方便可靠等因素，最終采用了預應力混凝土梁方案。為減少梁跨中彎矩，結(jié)合建筑平面功能，在Y向梁兩端設(shè)置了懸挑端，以平衡部分跨中彎矩。

預應力混凝土梁共設(shè)5根：橫向3根，縱向2根(見圖1)，梁截面尺寸采用1 000×2 200。為改善預應力混凝土梁的抗震性能，施工工藝采用粘結(jié)預應力混凝土。預應力筋采用φs15.2高強低松弛鋼絞線，其抗拉強度標準值fptk=1 860 MPa，梁混凝土強度等級采用C40。每根梁內(nèi)設(shè)2組共4束鋼絞線，每束8根預應力筋。預應力筋線型配合彎矩圖設(shè)置，采用四段拋物線線型。預應力混凝土梁采用中國建筑科學研究院研制的PREC程序進行計算分析。計算結(jié)果表明，預應力混凝土梁承載力滿足要求，其撓度計算值為1/740l0、裂縫寬度計算值為0.14 mm，均滿足規(guī)范要求。預應力施工時要求預應力筋張拉控制應力為0.75fptk,為抵消施工及使用階段的各項預應力損失，要求施工時超張拉3%，張拉端錨具采用夾片群錨體系。

4 鋼骨混凝土柱設(shè)計

支撐大跨度預應力混凝土梁的框架柱共10根(見圖1)。因框架梁傳遞的梁端彎矩很大，且因建筑功能要求，層高較高，1層層高9.8 m,2層層高12.2 m，導致柱頂彎矩很大，其處于大偏壓受力狀態(tài)，經(jīng)計算分析，采用普通鋼筋混凝土柱已不能滿足其受力要求。為保證其抗彎及抗剪承載力，設(shè)計采用鋼骨混凝土柱。

經(jīng)結(jié)構(gòu)計算，柱截面尺寸采用1 100×1 700，混凝土強度等級采用C40，混凝土柱內(nèi)設(shè)600×1 200×40×30工字形鋼骨。為增強鋼骨柱的承載力和抗震性能，鋼骨采用Q345-B級高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼。柱鋼骨腹板與翼緣的連接及其豎向拼接均采用全焊透焊接連接，采用E50焊條。為增強鋼骨和混凝土的協(xié)同受力性能，在鋼骨兩側(cè)翼緣通長設(shè)置3排φ19@200栓釘，栓釘長度90 mm。

鋼筋混凝土梁與鋼骨柱的節(jié)點設(shè)計很重要，且其構(gòu)造較復雜。梁縱筋在鋼骨柱內(nèi)的錨固應盡量避免在柱鋼骨上穿孔，以避免削弱鋼骨強度。結(jié)合本工程的具體情況，對梁柱節(jié)點設(shè)計采取了以下措施：與柱鋼骨腹板垂直相交的梁，因鋼骨腹板兩側(cè)空間較富余，梁縱筋伸入腹板邊的水平長度基本能滿足規(guī)范對框架梁縱筋水平錨固段的長度要求，梁縱筋可伸至腹板邊后下彎錨固，避免穿過腹板；與柱鋼骨翼緣垂直相交的梁，其縱筋盡量彎折至鋼骨兩側(cè)通過，避開柱鋼骨，當無法避開時采用國標圖集04SG523《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造》中的套筒連接，連接套筒的鋼材采用Q345-B級高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼。另外，預應力混凝土大梁在鋼骨

柱支座處設(shè)置水平加腋段，預應力筋從加腋段通過，避開柱鋼骨。對與鋼骨柱翼緣垂直相交的懸挑梁，懸挑梁及其內(nèi)側(cè)相鄰跨梁端部均加寬至同柱寬，以方便梁縱筋盡量從柱鋼骨兩側(cè)通過，避免削弱柱鋼骨強度。

5 基礎(chǔ)設(shè)計

本工程地處城市中心地段，且周邊地下有地鐵通過及市政管網(wǎng)密集，場地條件復雜，對基礎(chǔ)的沉降、變形、擠土效應等要求均較高。本工程基礎(chǔ)設(shè)計時與地鐵管理部門上海申通地鐵集團有限公司進行了協(xié)商溝通，為避免樁基施工時產(chǎn)生擠土效應及滿足地鐵方對總體沉降量的控制要求，設(shè)計采用無擠土效應的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。根據(jù)本工程地勘報告，有以下土層可供選擇作為樁端持力層：第⑦2層粉砂層，該層土性較佳，但土層較薄，平均層厚僅3.5 m左右，且其下為土性相對較軟弱的第⑧1層粉質(zhì)粘土層，若作為樁端持力層，基礎(chǔ)沉降變形不易控制；第⑧2層粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土層，該層土性較好，分布穩(wěn)定，且平均層厚達17 m左右，無軟弱下臥層，較適合作為本工程的樁端持力層；第⑨層細砂層，分布穩(wěn)定，土性更佳，但埋深較深，樁端入土深度達70 m左右，經(jīng)濟性不佳。以往上海中心城區(qū)鄰近地鐵的項目為滿足地鐵方要求，控制沉降量，特別是高層建筑，多采用第⑨層細砂層作為樁端持力層。考慮到本項目為多層建筑，結(jié)構(gòu)總體荷載不大，且設(shè)有1層地下室，挖土后可以抵消部分土層應力，附加應力有限，經(jīng)與地鐵方協(xié)商，在滿足沉降量控制的條件下，為經(jīng)濟性及施工便利性考慮，最終采用第⑧2層粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土層作為本工程抗壓樁的樁端持力層。本工程抗壓樁樁長47 m，樁徑采用700 mm，其單樁極限抗壓承載力標準值為5 800 kN；本工程存在局部外擴純地下室，該部分設(shè)置抗拔樁，采用第⑦2層粉砂層作為樁端持力層，樁長31 m，樁徑采用600 mm，其單樁極限抗拔承載力標準值為1 800 kN。

本工程樁基計算采用中國建筑科學研究院研制的JCCAD程序。計算結(jié)果表明，最大計算沉降量為9 mm，能滿足地鐵方對總體沉降量的控制要求。

6 結(jié)語

本工程雖然體量不大，但建筑功能、體型復雜，對結(jié)構(gòu)設(shè)計要求較高，涉及大跨度、預應力混凝土梁、鋼骨混凝土柱、距離地鐵較近、場地條件復雜等技術(shù)難點。設(shè)計時綜合考慮各種不利因素，精心選擇合理的結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)布置，通過細致的計算分析，采取合理的技術(shù)措施，滿足了相關(guān)各方對工程的各項技術(shù)要求，保證了建筑功能的實現(xiàn)。

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

[2] JGJ/T 279—2012，預應力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] JGJ 138—2001，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[4] YB 9082—2006，鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[5] DGJ 08—69—2007，預應力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程[S].

[6] DGJ 08—11—2010，地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

The structure design of Putuo gymnasium renovation and expansion project

Guo Junlin

(ShanghaiShenlianArchitecturalDesignLimitedCompany,Shanghai200082,China)

Combining with the engineering situation of Shanghai Putuo Stadium, this paper introduced the layout scheme of engineering upper structure, from concrete beam, column, foundation and other aspects, elaborated the structure design key points, made the stadium structure design to satisfy the relevant codes requirements, to effectively play its sports function.

gymnasium, structure design, foundation design, concrete beam

1009-6825(2016)20-0023-02

2016-05-06

郭俊林(1973- )，男，工程師

TU318

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