試論中關(guān)村某辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

試論中關(guān)村某辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

[提要]本文詳細(xì)介紹了某辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)就一些特殊問題的特殊處理進(jìn)行了探討。[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)體系，安全經(jīng)濟(jì)，構(gòu)造措施，

一.概況本設(shè)計(jì)為中關(guān)村某辦公樓設(shè)計(jì)，該工程是中關(guān)村西區(qū)配套唯一的商業(yè)設(shè)施，也是小區(qū)邊緣的標(biāo)志性建筑，其中：地下三層，平面尺寸為124.40mx54.90m，地下二、三為汽車庫(kù)，地下一為商業(yè)用房；地上16層，平面尺寸為，地上一、二為商業(yè)用房、其他為辦公用房。見附圖1~6

二.設(shè)計(jì)依據(jù)1.基本風(fēng)壓0.45KN/m2(按50年一遇的風(fēng)壓采用)2.基本雪壓0.40KN/m2(按50年一遇的雪壓采用)3.土壤凍結(jié)深度80cm4.地震設(shè)防烈度8度(設(shè)計(jì)基本地面加速度為0.20g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組)5.工程地質(zhì),根據(jù)（建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院）2002年7月所作中關(guān)村某《巖土工程勘察報(bào)告》可知：(1)地基土層分部由上至下分別為：1雜填土層，11素填土層，2新近沉積粉質(zhì)粘土層，3粘質(zhì)粉土層，4粉質(zhì)粘土層，5粘質(zhì)粉土層6粉質(zhì)粘土層，7卵石粉細(xì)砂互層，8粉質(zhì)粘土層，9粘土層，10粉質(zhì)粘土層，11卵石層，12粉質(zhì)粘土層，13卵石層，(2)結(jié)論和建議a.各層土天然地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fka如下：地層名稱

承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk（kPa）2新近沉積粉質(zhì)粘土803粘質(zhì)粉土層1404粉質(zhì)粘土層1405粉質(zhì)粘土層1606卵石粉細(xì)砂互層2407粉質(zhì)粘土層1808粘土層2009粉質(zhì)粘土層20010卵石層35011粉質(zhì)粘土層22012卵石層400b.場(chǎng)地土類型為中軟場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類別為III類c.辦公樓天然地基土承載力難以滿足設(shè)計(jì)要求。另外，因6層卵石粉細(xì)砂互層在場(chǎng)區(qū)內(nèi)分布不均，于場(chǎng)區(qū)東北部缺失，將對(duì)建筑物沉降產(chǎn)生不利影響。因此，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮地基土的不均勻性產(chǎn)生的差異沉降對(duì)建筑物的影響。綜合以上因素，建議對(duì)建筑物地基進(jìn)行處理以提高其承載力，同時(shí)減小建筑物的不均勻沉降。地基處理建議采用CFG樁復(fù)合地基方案.但設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)計(jì)算認(rèn)為采用天然地基基礎(chǔ)能滿足設(shè)計(jì)要求，為此要求業(yè)主對(duì)地基是否要進(jìn)行處理進(jìn)行專家論證會(huì).經(jīng)過(guò)專家論證認(rèn)為采用天然地基基礎(chǔ)完全滿足設(shè)計(jì)要求。為此為業(yè)主節(jié)約400多萬(wàn)元地基處理費(fèi)三.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建筑安全等級(jí)為

二級(jí)建筑抗震設(shè)防類別為

丙類建筑抗震等級(jí)：

剪力墻：

一級(jí)

框架

：

一級(jí)本建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年四.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.地下結(jié)構(gòu)地下為三層,柱網(wǎng)為8.4mx8.4m,層高為3.4m+3.4m+5.1m,底板考慮受力及防水要求采用板式筏板基礎(chǔ)，筏板厚為1200mm,柱沖切不夠時(shí)，利用建筑地面厚度向上做柱帽。地下樓板經(jīng)過(guò)方案比較認(rèn)為采用井字梁較為合理，主梁斷面400x600;次梁斷面300mmx500mm;板厚：地下二、三頂板厚為150mm;地下一層頂板厚取200mm;地下柱：上部有主體結(jié)構(gòu)部分柱為：1100mmx1100mm；僅有地下部分的柱為：800mmx800mm,外墻厚為350mm,中心樓電梯間筒體墻厚為400mm。地下結(jié)構(gòu)采用C40混凝土，底板及外墻均采用防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)要求2.0Mpa。2.上部結(jié)構(gòu)選型：本工程結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的建筑使用功能要求及抗震設(shè)計(jì)的要求,經(jīng)方案優(yōu)化，認(rèn)為采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)較為合理，力爭(zhēng)做到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的，現(xiàn)分別簡(jiǎn)述如下：本建筑地上部結(jié)構(gòu)平面尺寸為84.00mx33.60m,16層，地面上總高為60m,柱網(wǎng)為8.4mX8.4m,采用鋼筋混凝框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地上一~五層：框架柱為1000mmx1000mm,剪力墻厚為400mm,地上一框架梁為400X600mm;地上二~五框架梁400x500mm,地上六~十層：框架柱為800mmx800mm,剪力墻厚為350mm,框架梁為400X500mm；地上十~十六層：框架柱為600mmx600mm,剪力墻厚為300mm,框架梁為400X500mm。地上一~六層混凝土采用C40；地上七~十一層混凝土采用C35；其它層混凝土采用C30。地上各層樓板均采用（BDF高強(qiáng)薄壁管）現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋,空心板厚為250mm,由于平面尺較長(zhǎng)，再考慮建筑配置，設(shè)縫較為困難，因此結(jié)構(gòu)不設(shè)縫，但要采取構(gòu)造措施和施工措施減少溫度和混凝土收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，詳見新技術(shù)采用部分。五.結(jié)構(gòu)計(jì)算本工程選用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的《高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件》（墻元模型）SATWE(2002年1月)進(jìn)行計(jì)算；基礎(chǔ)選用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制《JCCAD》基礎(chǔ)計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于筏基分別采用倒樓蓋和彈性地基進(jìn)行計(jì)算。另外對(duì)于復(fù)雜的大跨度異型板分別采用SATWE復(fù)雜樓板有限元分析與設(shè)計(jì)(slabCAD)軟件及STAAD/Pro(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件)對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜樓板有限元分析。現(xiàn)將主要結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦卤恚?/p>

周期:轉(zhuǎn)角平動(dòng)系數(shù)扭轉(zhuǎn)系數(shù)1.411489.661.000.001.2035166.870.060.920.83250.210.940.060.338630.850.090.910.320291.370.990.01T1/Tt=1.2035/1.4114=0.850.22310.130.950.050.16799.550.090.910.146990.581.000.000.11520.150.930.07各陣型作用下X，Y方向的基底剪力陣型號(hào)X向剪力knY向剪力kn1.5134352.922464.7655.8254389.650.58862.75159.149.6720317.4717216.250.02194.970.910.225713.2394666.020.02結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果X向剛重比Ejd/GH2=24.41Y向剛重比Ejd/GH2=9.09該結(jié)構(gòu)的剛重比大于1.4，能夠通過(guò)高規(guī)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算；同時(shí)剛重比大于2.7，可不考慮重力二階效應(yīng)。剪重比各樓層的剪重比均大于抗規(guī)條要求：最小剪重比>3.2%

有效質(zhì)量系數(shù)X方向的有效質(zhì)量系數(shù)99.01%；Y方向的有效質(zhì)量系數(shù)99.50%層間位移控制X向最大層間位移角:1/1869(第13層）；Y向最大層間位移角:1/1038(第17層）;最大層間位移與平均位移比控制(在考慮偶然偏心地震力作用下）各樓層最大層間位移與平均位移比均小于1.2符合高規(guī)條要求框架柱地震傾覆彎矩百分比柱傾覆彎矩墻傾覆彎矩框架柱地震傾覆彎矩百分比X向地震221936.93336626.26.24%Y向地震354412.02320386.513.25%均小于50%所以框架柱的抗震等級(jí)應(yīng)按框架---剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架考慮由以上計(jì)算結(jié)果來(lái)分析，結(jié)構(gòu)的剛度合理，其它均符合現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求，說(shuō)明所選結(jié)構(gòu)體系及配置是合理的。六.建筑新技術(shù)、新材料采用1.

樓蓋體系的合理選擇：高層公共建筑體系的混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)通常的形式為梁板和實(shí)心平板，目前業(yè)主往往需要大開間、大柱網(wǎng)和大空間靈活隔墻，為了多出使用面積，將層高降低，以及便于今后使用功能的變更等等，傳統(tǒng)的梁板和實(shí)心板結(jié)構(gòu)已不能很好的適應(yīng)這種需求，為了適應(yīng)這種要求，近年來(lái)國(guó)家建設(shè)部推廣的現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋應(yīng)用技術(shù)填補(bǔ)了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不足，且整體的綜合造價(jià)有所降低。它可在傳通的建筑結(jié)構(gòu)形式中，將空心薄壁圓管（BDF高強(qiáng)薄壁管）埋入實(shí)心板內(nèi)，并按一定方向排列、現(xiàn)場(chǎng)澆注成型，使原實(shí)心平板變成空心板。這樣以來(lái)不僅減輕了結(jié)構(gòu)自重，節(jié)省了混凝土用量；同時(shí)也增加了樓層剛度,有效防止樓板裂縫的出現(xiàn)，由于樓蓋自重減少，這樣以來(lái)框架梁柱的斷面及基礎(chǔ)就可相應(yīng)的減小，使有效空間充分利用；另外這種樓蓋的隔音、隔熱、保溫性能均優(yōu)于實(shí)心板；這種結(jié)構(gòu)抗震性能良好，由于樓蓋自重降低，使地震力減小，這不僅對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有利，而且對(duì)結(jié)構(gòu)抗震更為有利，同時(shí)也可降低工程造價(jià)，還可加快施工進(jìn)度。因此本設(shè)計(jì)采用250厚的“BDF”高強(qiáng)薄壁管現(xiàn)澆鋼筋混凝土空心樓蓋，另外三作者三撰寫三了《試論三現(xiàn)澆三砼空三心板三在雙三向板三中的應(yīng)用三問題三》一三文，三將刊三登在三《建三筑結(jié)三構(gòu)》三（已三錄用三），三主要三論述三了在三雙向三板中三如何三布管三對(duì)結(jié)三構(gòu)受三力有三利等三問題目前三工程三建設(shè)三標(biāo)準(zhǔn)三化協(xié)三會(huì)與三工國(guó)三建筑三科學(xué)三研究三院正三在編三寫《三現(xiàn)澆三混凝三土空三心樓三蓋結(jié)三構(gòu)技三術(shù)規(guī)三程》2)三.超長(zhǎng)三鋼筋三混凝三土不三設(shè)永三久縫三的構(gòu)三造措三施和三施工三措施為了三今后三業(yè)主三使用三方便三，結(jié)三合建三筑配三置要三求：三本建三筑物三不設(shè)三永久三伸縮三縫，三采取三以下三構(gòu)造三措施三和施三工措三施來(lái)三減少三溫度三和混三凝土三收縮三對(duì)結(jié)三構(gòu)的三影響a對(duì)頂三層、三底層三、山三墻和三縱墻三端開三間等三溫度三變化三影響三較大三的部三位提三高配三筋率三；b頂層三加強(qiáng)三保溫三隔熱三措施三；c每隔30三m～40三m間距三留出三施工三后澆三帶，三帶寬三為80三0m三m～10三00三mm，鋼三筋采三用搭三接接三頭，三后澆三帶混三凝土三宜在三兩個(gè)三月后三澆灌三；d采用三收縮三小的三水泥三、減三少水三泥用三量、三在混三凝土三中加三入適三量的三外加三劑；e提高三每層三樓板三的構(gòu)三造配三筋率三；f在頂三層屋三面板三采用三了現(xiàn)三澆鋼三筋混三凝土三整體三梁板三體系三，并三輔以三部分三無(wú)粘三結(jié)預(yù)三應(yīng)力三筋，三以有三效地三控制三溫度三應(yīng)力三引起三的結(jié)三構(gòu)裂三縫的三產(chǎn)生三及發(fā)三展。另外三作者三撰寫三了《試論三采用預(yù)應(yīng)三力筋三解決三超長(zhǎng)三鋼筋三混凝三土結(jié)三構(gòu)》三一問三將刊三登在三《建三筑結(jié)三構(gòu)》三（已三錄用三），七.三特三殊要三求的三結(jié)構(gòu)三處理1.按《三地下三工程三防水三技術(shù)三規(guī)范》（GB三50三10三8-三20三01）要三求工三程地三下防三水級(jí)三為二三級(jí)，三設(shè)防三要求三必須三為兩三道，三其中三有一三道為三鋼筋三混凝三土結(jié)三構(gòu)自三防水三；第三二道三為建三筑柔三性防三水;2.為解三決地三下結(jié)三構(gòu)防三水要三求及三大體三積混三凝土三收縮三問題三，需三在地三下結(jié)三構(gòu)混三凝土三中參三入一三定量三的外三加劑三，以三提高三混凝三土的三密實(shí)三度和三在混三凝土三中建三立了三自應(yīng)三力（三壓力三），三以抵三抗水三泥水三化熱三及其三他因三素引三起的三收縮三拉力;另外三在基三礎(chǔ)長(zhǎng)三度每三隔30～40三m留一三道貫三通頂三板、三底板三及墻三板的三施工三后澆三帶，三帶寬三不小三于80三0m三m，后三澆帶三處底三板及三外墻三處采三用附三加防三水層三，后三澆帶三混凝三土在三其兩三側(cè)混三凝土三澆灌三完畢三兩個(gè)三月后三再用三高一三強(qiáng)度三等級(jí)三的混三凝土三澆灌;3.高層三建筑三與地三下車三庫(kù)之三間不三設(shè)永三久縫三，采三取以三下技三術(shù)措三施以三減少三高層三與地三下車三庫(kù)間三沉降三差：a.適當(dāng)三擴(kuò)大三高層三基礎(chǔ)三底面三積，三以減三少基三底單三位面三積上三的壓三力；三盡可三能減三少車三庫(kù)基三底面三積，三以加三大基三底單三位面三積上三的壓三力；b.在高三層與三車庫(kù)三間設(shè)三置后三澆帶三，后三澆帶三宜設(shè)三在車三庫(kù)一三側(cè)，三后澆三帶的三澆灌三時(shí)間三宜在三高層三主體三結(jié)構(gòu)三完工三以后;c結(jié)構(gòu)三設(shè)計(jì)三必須三驗(yàn)算三高層三與地三下車三庫(kù)間三沉降三差，三并考三慮兩三者的三沉降三差對(duì)三結(jié)構(gòu)三的不三利影三響，三如加三強(qiáng)連三接處三梁板三的配三筋等三；4.關(guān)于三鋼筋三混凝三土大三跨度三板裂三縫的三預(yù)防三措施為了三預(yù)防三大跨三度板三塊裂三縫的三發(fā)生三，設(shè)三計(jì)將三在現(xiàn)三澆鋼三筋混三凝土三空心三板中三放置三一些三預(yù)應(yīng)三力鋼三筋代三替普三通鋼三筋，三一方三面提三高樓三板的三剛度三，另三一方三面預(yù)三防裂三縫的三出現(xiàn)三。5.關(guān)于三鋼筋三混凝三