某醫(yī)院大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計

李 燕

(山西省建筑設(shè)計研究院,山西 太原 030013)

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某醫(yī)院大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計

李 燕

(山西省建筑設(shè)計研究院,山西 太原 030013)

以山西某醫(yī)院新院醫(yī)療綜合樓為例，介紹了大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，并根據(jù)地下室與上一層的上下剛度比，確定了多塔樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，對結(jié)構(gòu)計算模型的選取有重要的意義。

大底盤多塔結(jié)構(gòu)，嵌固部位，剛度，平動周期，扭轉(zhuǎn)周期

1 工程概況

本工程為山西某醫(yī)院新院醫(yī)療綜合樓，總建筑面積50 000 m2，由門診區(qū)、門診醫(yī)技區(qū)、住院醫(yī)技區(qū)、住院1區(qū)及住院2區(qū)組成。門診區(qū)地上4層(局部地上3層)，地下1層，房屋高度17.4 m，門診醫(yī)技區(qū)地上3層，地下1層，房屋高度14.1 m，住院醫(yī)技區(qū)房屋高度17.4 m，均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，住院1區(qū)，住院2區(qū)均為地上11層，地下2層，房屋高度41.9 m，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。門診區(qū)及門診醫(yī)技區(qū)地下部分為核六常六級人防地下室。

總平面位置圖見圖1。

2 場地的工程地質(zhì)條件

根據(jù)工程地質(zhì)勘查報告，建筑場地類別為Ⅲ類，最大揭露深度為55 m。場地地下水埋深為自然地面下3.7 m～4.6 m之間，場地地表下25 m范圍內(nèi)的粉土、粉細(xì)砂在地震烈度8度條件下，場地為中等液化場地。

3 地基處理

根據(jù)地質(zhì)勘查報告及上部結(jié)構(gòu)情況，本工程地基處理需要解決以下問題：

1)消除住院區(qū)、門診區(qū)及醫(yī)技區(qū)場地的全部液化；

2)提高住院區(qū)地基土的剛度及承載力特征值。

根據(jù)上述地基處理設(shè)計思路，本工程住院1區(qū)及住院2區(qū)采用CFG樁與沉管碎石樁間隔布置二元復(fù)合地基形式，沉管碎石樁消除基礎(chǔ)底面以下全部土的液化，CFG樁提高地基持力層承載力及增加地基土剛度。要求處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于265 kPa。醫(yī)技區(qū)、門診區(qū)及共享大廳采用沉管碎石樁消除場地液化，處理后的復(fù)合地基承載力處理特征值不小于120 kPa。

4 基礎(chǔ)設(shè)計

本工程采用平板式筏形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)厚度為700 mm，地下室外墻厚300 mm～350 mm。柱下設(shè)置柱墩以提高局部抗沖切力，各區(qū)基礎(chǔ)相連為整體，在住院醫(yī)技區(qū)與住院樓1區(qū)及住院樓2區(qū)相連處在住院醫(yī)技區(qū)的基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置沉降后澆帶，以解決地基初期不均勻沉降,沉降后澆帶自基礎(chǔ)開始至各層及屋頂相同位置處均設(shè)置,包括地下室外墻,并要求后澆帶在兩側(cè)主體結(jié)構(gòu)單元封頂且沉降穩(wěn)定后方可澆筑，其余各區(qū)間的基礎(chǔ)因上部均為多層建筑,房屋高度大致相同僅設(shè)置伸縮后澆帶,以解決混凝土早期收縮帶來的裂縫問題,伸縮后澆帶澆筑時間要求在后澆帶兩側(cè)主體混凝土澆筑60 d后,且對于樓層伸縮后澆帶,必須在本層及上下各一層建筑外保溫及外圍護(hù)墻體施工完成后方可澆筑，對于屋面伸縮后澆帶,澆筑后澆帶時必須同時施工屋面保溫層，所有后澆帶澆筑的混凝土均采用高一等級的混凝土并采用補(bǔ)償收縮混凝土,且混凝土應(yīng)摻膨脹劑,劑量由實驗確定,其限制膨脹率不應(yīng)少于2.5×104,且不應(yīng)大于5.0×104。后澆帶帶寬均為800 mm。

5 上部結(jié)構(gòu)計算分析

1)確定地下1層是否可以作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》6.1.14，帶地下室的多高層建筑，當(dāng)?shù)叵率覄偠葹樯弦粚拥?倍時，地下室頂板可視作上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，在地震作用下屈服部位將發(fā)生在地上樓層。因本工程地下1層面積很大，且頂板厚度不小于180 mm，沒有開大洞，具有較好的整體性和剛度，混凝土等級C30,采用雙層雙向配筋，且每層每個方向配筋率不宜小于0.25%；地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積除應(yīng)符合計算要求外，不應(yīng)少于地上1層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍，故可把地下1層頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。地下室頂板厚度取180 mm(地下室部分甲級核6常6人防，板厚取250 mm)，之后經(jīng)采用中國建筑科學(xué)研究院編制的《高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與計算軟件》(SATWE2010版)進(jìn)行計算，結(jié)果顯示地上1層X，Y向各塔樓樓層的側(cè)向剛度與地下1層的側(cè)移剛度的比值均小于0.5，符合嵌固要求。

2)結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)抗震等級的確定。

本工程因地上部分房屋建筑高度不同，采用不同的結(jié)構(gòu)形式，其中門診樓、門診醫(yī)技樓及住院醫(yī)技樓均為地上4層或地上3層，房屋建筑高度未超過24 m，為多層建筑，采用框架結(jié)構(gòu)；住院1區(qū)、住院2區(qū)均為地上11層，房屋建筑高度超過24 m，為高層建筑，采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。

根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》4.0.3.2，本工程屬于重點設(shè)防類(乙類)建筑，因此地震作用按抗震設(shè)防烈度8度計算，抗震措施按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高1度即9度加強(qiáng)其抗震措施。又《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 6.1.3.3規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時，地下1層的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下1層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級，地下室中超出上部主樓范圍且無上部結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級。各塔樓抗震等級見表1。

表1 各塔樓抗震等級表

3)結(jié)構(gòu)平面布置。

本工程醫(yī)技樓、門診樓上醫(yī)療設(shè)備較多，結(jié)構(gòu)活荷載較大，另外，首層及二層層高較高，致使結(jié)構(gòu)框架柱及框架梁截面較大，框架柱截面：800 mm×800 mm～600 mm×600 mm，框架梁截面：400 mm×800 mm；住院樓框架柱截面：800 mm×800 mm～600 mm×600 mm，剪力墻截面：400 mm～300 mm，框架梁截面：400 mm×800 mm。

4)主要計算結(jié)果見表2～表6。

表2 門診樓

表3 門診醫(yī)技樓

表4 住院醫(yī)技樓

由以上結(jié)果看出：門診樓、門診醫(yī)技樓、住院醫(yī)技樓、住院1區(qū)、住院2區(qū)各塔在X，Y向最大層間位移角均符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》5.5.1的要求；地震作用下最小樓層地震剪力系數(shù)值均大于3.2%，符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 5.2.5條要求；住院1區(qū)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)基本周期T(由扭轉(zhuǎn)周期確定)與平動主周期T之比等于0.88，小于0.9；住院1區(qū)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)基本周期T(由扭轉(zhuǎn)周期確定)與平動主周期T之比等于0.88，小于0.9；均滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.4.5的要求，計算結(jié)果均未發(fā)現(xiàn)較大的扭轉(zhuǎn)作用，說明抗側(cè)力構(gòu)件布置和結(jié)構(gòu)重要構(gòu)件截面取值合理，剛度適中，質(zhì)心和剛心吻合較好，層間位移和頂點位移控制較好。

表5 住院1區(qū)

表6 住院2區(qū)

6 結(jié)語

1)本工程上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位為地下1層頂板，各區(qū)在基礎(chǔ)及地下1層頂板結(jié)構(gòu)全部連成一整體，在地下1層頂板以上設(shè)變形縫分開，那么地下1層頂板就是大底盤與多塔的分界線，由于地下1層頂板以上各區(qū)之間每個塔都是獨立自由震動的，所以結(jié)構(gòu)的剪重比、剛度比、位移比及周期比都應(yīng)按各塔分別控制。整體建模用于地下室及基礎(chǔ)的設(shè)計。

2)對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，必須做好概念設(shè)計，設(shè)計計算中應(yīng)合理選取計算軟件中的各個參數(shù)，并對特殊部位根據(jù)經(jīng)驗加強(qiáng)構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)的安全性和合理性。

[1] PKPM系列多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計SATWE[R].北京：中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部，2012.

[2] GB 50011—2010,建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2008年版)[S].

[3] JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

A large chassis multi-tower design of a hospital

Li Yan

(ArchitecturalDesignandResearchInstituteofShanxiProvince,Taiyuan030013,China)

In this paper a new complex building of a hospital in Shanxi was taken as an example, introduce the large multi-tower chassis design features, points out that the determination of the location of the upper structure built-in parts in the design of a multi-tower structure, which is essential to select the structure calculation model.

large multi-tower chassis structure, embedded solid parts, stiffness, translation period, reverse period

1009-6825(2016)30-0072-02

2016-08-19

李 燕(1982- )，女，工程師

TU318

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