貴陽市某辦公樓結構設計

裴偉+黃宗輝+華夏+周齊文

摘 要：貴陽市某辦公樓由1#主樓和2#附屬用房兩部分組成。1#主樓為18層框架-剪力墻結構；2#附屬用房由會議室和餐廳兩部分組成，會議室采用框架結構，餐廳采用框架-剪力墻結構。地下室為大底盤，共兩層，采用現澆混凝土空心樓蓋。結合相應規范，文章著重介紹了本工程的結構選型及布置、結構設計特點和地基基礎設計，分析了結構計算結果，對BZS空腹復合樓板的性能及其施工技術進行了討論。

關鍵詞：結構設計；大跨度框架；空腹復合樓板

中圖分類號：TD229 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0104-03

1 工程概況

該項目位于貴州省貴陽市，總占地面積約為24136.8m2，建筑面積為46261.38m2。本工程為一類高層公共建筑，地下室為大底盤，共兩層，局部設為人防地下室，其余部分均用作車庫。人防地下室平時為地下物資儲備庫，戰時為二等人員掩蔽所，人防等級為核6、常6級。地上部分由1#主樓和2#附屬用房兩部分組成。1#主樓為辦公樓，高70.8m，共18層，標準層層高為3.9m；2#附屬用房總高21.4m，共4層。

2 結構體系及布置

2.1 地下室部分

根據地勘資料，地下水位標高位于底板標高以下，不作抗浮設計，故地下室底板除人防部分外，其余底板均采用臥置于巖石地基上的構造底板，板厚250mm。地下室擋墻墻厚為300mm，擋墻及底板采用抗滲混凝土，抗滲等級P6級。地下室除人防部分外，其余部分均設為機械式立體車庫，為了保證機械式立體車庫對凈高的要求，地下室二層及地下室一層樓板采用BZS空腹復合樓板。

2.2 主樓部分

如圖2所示為1#主樓標準層結構平面布置圖，整個建筑平面呈工字型，平面長74.92m，寬22.2m。為保證結構平面形狀規則，同時滿足相應的構造要求，在兩端翼沿處通過變形縫將其分割成三個部分。

主樓部分為框架-剪力墻結構，抗震等級為三級。結構布置時，中間部分分別在轉角處縱橫向布置兩片剪力墻，墻厚300mm；兩端翼沿處電梯間設為井筒，墻厚250mm。框架柱截面尺寸最大為1150x1150，最小為400x400，墻柱混凝土強度等級：C50-C30。2#附屬用房部分框架柱截面尺寸最大為900x900，最小為400x400，墻柱混凝土強度等級均為C30，鋼筋采用HRB400級鋼筋。

一般框架梁截面尺寸為300x800～250x700，左右兩端翼沿處E軸～G軸跨度為21m的框架梁截面尺寸為400x1500，混凝土強度等級均為C30，鋼筋采用HRB400級鋼筋。

2.3 附屬用房部分

附屬用房設有會議室和餐廳，通過變形縫分為兩個部分。會議室部分為框架結構，總高度為13.9m，最大跨為18.3m，屬大跨度框架，故其抗震等級為三級；餐廳部分為框架-剪力墻結構，為滿足餐廳對大空間的需求，同時保證地下室部分車庫的正常使用，該部分結構落地剪力墻較少，導致結構地震傾覆力矩計算結果對結構計算中框架剪力墻中的框架抗震等級產生影響。根據規范規定，底部框架部分所承擔的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%時，框架-剪力墻結構框架部分的抗震等級應按框架結構確定，故該結構中框架部分的抗震等級為三級，剪力墻的抗震等級與其框架的抗震等級相同。

3 結構計算

本工程建筑結構安全等級二級，結構設計使用年限50年。±0.00以上砼結構環境類別一類，地下室及屋面露天構件砼結構環境類別為二a類。耐火等級為地上一級，地下一級；本工程的抗震設防類別為標準設防類（丙類），抗震設防烈度為六度（第一組），設計基本地震加速度為0.05g，場地類別為Ⅱ類。基本風壓為0.3kN/m2，場地地面粗糙度類別為C類。

本工程采用PKPM建模，通過SATWE（墻元）結構分析程序對主樓、附屬用房分別進行結構計算與分析，結構嵌固端為地下室頂板。本工程中任一獨立結構單元，其結構平面形狀都較為簡單規則，豎向體型也較為均勻，故整體計算結果較為理想。如表1為1#主樓部分結構自振周期，結構第一～六振型均為平動振型，第七振型為轉動振型，周期比為0.732。主樓在多遇地震作用下其他主要計算結果如表2所示，由表中數據可以看出，結構在多遇地震作用下各計算指標均滿足相應規范要求。

4 結構設計特點

（1）為了減輕結構自重，避免布置過多次梁，從而影響機械式立體車庫的使用，地下室二層及地下室一層樓板采用BZS空腹復合樓板。BZS空腹復合樓板是采用預制的填充模盒為內模，填埋于砼樓板內所形成的復合空腹樓板。填充模盒采用輕質耐火材料預制，施工時起到內模板的作用，施工完成后留在樓板內與鋼筋砼樓板結構組成空腹復合樓板，使樓板具有更高的經濟指標、更好的受力性能、更長的耐火極限，大大提高樓板的隔音、隔熱、減振、節能及環保性能。

現澆空腹復合樓板板厚為400mm、500mm和600mm三種，三種厚度的現澆箱型板上板厚均為80mm，箱型板下板厚均為70mm。

由于空腹復合樓板采用的模盒施工技術不同于普通施工技術，施工時應注意以下問題：a.模盒的排放應整齊，位置偏差不得大于5毫米，同時應綜合考慮樓板預留孔位置，以孔留處少切斷板肋受力主筋為原則；b.空腹樓板肋梁寬度均較小，為保證砼澆灌質量，對砼骨料有嚴格要求，碎石最大粒徑不不宜超過16mm，不應超過30mm，以瓜米石做骨料為最佳；c.砼振搗時應采用50及30棒配合使用，對較小的密肋及板底應采用30棒振搗，面層砼可采用平板振動器振搗。凡振動棒能到達的地方均應振搗到位，振搗時間應較普通樓板適當延長，確保砼密實；d.砼澆筑應采用二次澆筑，一次成型，切勿一次用砼將肋和面板覆蓋。一次澆筑肋（約2/3肋高）和下板（箱型板）；二次澆筑面板成型。endprint

（2）2#附屬用房餐廳部分，橫向框架最大跨度為25.2m，縱向框架最大跨度為21m，且縱向框架局部為單跨。為增強結構整體性，保證梁撓度滿足規范要求，橫向跨度為25.2m的相鄰兩框架柱之間不拉設框架梁，縱向框架梁及次梁截面尺寸均為400x1500，次梁每2.1m布置一顆，樓板為單向板，板厚150，采用雙層雙向配筋。

5 基礎設計

根據巖土工程勘察報告，本工程所在地區地貌類型為溶蝕殘丘地貌，擬建場地處于溶蝕殘丘坡頂及坡腳的平坦地帶。場地地勢高，無常年面水流流經場地，地表調查范圍內未見河流、湖泊。故不用考慮抗浮驗算。

擬建場地出露地層為第四系（Q）和三疊系下統大冶組石灰巖（T1d）。由新到老分述如下：（1）雜填土：雜色，主要為拆遷房屋棄渣、磚塊、碎石、粘土等構成，碎石含量60～90%。為新近填土，結構松散，厚度差異大。（2）紅粘土：褐黃色，稍濕，硬塑，主要成份為粘土礦物，包含物為鐵錳質結核，系灰巖殘積而成，局部保留有原巖結構特征。（3）中風化石灰巖：分布于整個建筑場區范圍內，灰色，薄至中厚層狀，按堅硬程度劃分為較硬巖，巖體為層狀結構，較破碎。巖體基本質量等級為Ⅳ級。

本工程地基基礎設計等級為乙級。由于地下室開挖后，基巖完全出露，故采用中風化石灰巖為持力層，地基承載力特征值fa=2900KPa，基礎形式為獨立柱基。基礎埋置深度嵌入持力層大于0.50m并滿足穩定性及構造要求。獨立基礎的計算應滿足現行規范GB50007-2011《建筑地基基礎設計規范》相關要求，但當基礎至于完整或較完整的硬質巖石地基上時，獨立基礎臺階寬高比不宜大于1，可采用下列公式驗算柱邊或變階處基礎的受剪承載力：

式中：V-相應于荷載效應基本組合時的地基土單位面積凈反里產生的截面剪力設計值；

Βhs-截面高度影響系數；

ft-混凝土軸心抗壓強度設計值；

b-基礎受剪截面的寬度；

h0-基礎受剪截面的有效高度；

λ-基礎臺階寬度于臺階高度之比。

上述公式為《貴州建筑地基基礎設計規范》中用于驗算地基基礎受剪承載力的公式，該式充分考慮了貴州地區特殊的地質條件，是貴州省多年的建筑地基基礎工程實踐經驗的總結。與國標中所給公式相比，該公式更適用于對貴州地區地基基礎受剪承載力的驗算。在保證安全的情況下，在貴州地區采用該公式經濟性更好。

參考文獻：

[1]GB50011-2010.建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]JGJ3-2010.高層建筑混凝土結構設計規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]GB50010-2010.混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4]GB50009-2012.建筑結構荷載規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[5]GB50007-2011.建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[6]DB22/45-2004.貴州建筑地基基礎設計規范[S].貴陽：貴州省住房和城鄉建設廳，2004.endprint