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【摘要】本文将简述柳州市小桃源苑工程设计中遇到的问题和难点，包括超长结构不设缝设计，深基坑支护方式的处理对主体结构设计的影响，为以后类似项目的设计提供参考经验。
【关键词】超长结构 转换结构，大跨度结构逆作法
中图分类号：S611文献标识码： A
一、工程概况：
小桃源苑位于柳州市屏山大道与驾鹤小桃源交叉处，项目东西方向长182米，南北长165米，整个工程由地下二层和地上6栋独立商住楼和一栋会所组成，总建筑面积85000m2，结构高度21.5m。其中地下二层为车库，地下一层为大型超市，设置底下车库出入口三个，无障碍自动扶梯四部，地上一层为普通商铺，二层以上为住宅。
经过方案比较和论证，该工程最后决定采用框架结构体系，上部住宅部分采用梁托柱进行转换。楼盖采用普通梁板结构，基础采用柱下独立基础加防水板和墙下条形基础。工程抗震设防烈度为6度，0.05g，结构抗震等级为四级，结构转换部分抗震等级提高为三级。
建筑材料：
钢筋：梁，柱及地下室侧壁主筋采用三级钢HRB400，楼板钢筋采用三级钢HRB400，箍筋采用一级HPB235。
混凝土：柱：C45~C25
梁、板砼：地下室部分采用C30，二层转换层采用C40,三层住宅以上采用C25.
分隔墙体材料：混凝土空心砌块，容重不大于15KN/m3。
项目由2007年9月开始设计，12月设计完成，2008年1月开工建设。
二、本工程设计重点及难点：
1、因建筑功能的需要，地下室部分不允许设置永久性伸缩缝；
2、大柱网向小柱网转换及大跨度空间设计；
3、该项目功能复杂，地下室顶板部分设备管道多，跟各专业沟通协作需要非常密切。
4、项目东侧距离地下室边线外侧3米位置有4米高的土坡，土坡上有3栋8层住宅，基坑开挖后，基坑支护高度达到16米，基坑支护难度很大。
以下将详细阐述。
三、结构设计计算分析：
本工程底部三层为9mx9m大空间结构，原方案曾考虑采用现浇空心板楼盖或无梁楼盖，降低地下室层高，减少土方和基坑支护难度，但业主要求荷载较大，超市活荷载要求5.0KN/㎡，仓库区105.0KN/㎡，并且还需考虑集装箱车辆荷载和消防车荷载，采用上述楼盖体系，难度大，造价高，最后决定采用普通梁板结构体系，比较容易满足设计要求，主梁截面设计为300x750，3mx3m井字梁截面设计为250x500，地下一层楼板厚120，地下室顶板厚150，二层转换层楼板厚120，转换梁设计参照底框结构要求。地下室柱设计为600X600~700X700，上部住宅部分采用小柱网方柱框架结构，柱截面大小为300X400~400X400。
四、超长结构不设变形缝设计要点及构造措施：
由于该工程地下二层面积均为182mx165m，已远远大于规范要求设缝长度，设计时考虑该部分位于地下，受外界温度影响相对比较小，主要是由混凝土本身的收缩及水化热引起的变形；同时国内已有较多超长结构不设缝的经验，因此，通过合理的设计及构造措施，该方案是可行的。主要采取措施有以下几点：
1、基础底板，地下一层，一层每30m距离设置伸缩后浇带，每两道后浇带设置加强带，增加配筋率。
2、混凝土要求采用低水化热补偿收缩混凝土，掺GNA-P高效抗裂防水混凝土膨胀剂, 要求补偿收缩混凝土水中养护14d的限制膨胀率≥1.5x10-4 。降低混凝土水灰比，控制骨料级配，混凝土采用弹性模量较大的骨料。
3、混凝土施工时，改善施工工艺，对于混凝土养护作出如下下列规定:表面抹压后用塑料薄膜覆盖，混凝土硬化后，宜采用蓄水养护或用湿麻袋覆盖，养护时间不应少于14d；对于侧壁,宜从顶部设水管喷淋,拆模后宜用湿麻袋紧贴墙体覆盖, 并浇水养护，养护时间不宜少于14d；冬季施工时,混凝土浇筑后，应立即用塑料薄膜和保温材料覆盖，养护期不应少于14d；对于墙体，带模板养护不应少于7d.。
4、地下室顶板钢筋采用双层双向配筋，温度应力计算较大部位，以及露天车道部位，双层双向配筋，配筋率不小于0.25%。地下室侧壁施工缝，均采用钢板止水带。加大梁腰筋的配筋率，适当减少腰筋间距。
5、保温隔热措施应在混凝土浇筑完成后及时完成；地下室顶板覆土应及时完成，尽量将室外构件因施工外露时间缩短。
五、大柱网向小柱网转换设计及大跨度空间设计：
1、由于建筑功能需要，底层柱距为9米x9米，而住宅柱网一般为4—5米，造成本工程抽柱较多，造成转换梁截面较大，同时存在许多次梁转换，为保证结构设计安全及工程的合理性，同时考虑到工程结构高度不大，层间刚度比没有较大的突变，同时参考底部框架抗震墙结构设计及构造措施，底部转换部分抗震等级提高为三级，同时二层板厚增加为120厚，以增强二层结构的刚度，增强抗震能力。同时，由次梁转换的柱设置双向转换梁来协调两个方向的受力，以协调主框架梁的内力和变形。经设计验算及我院总工程师的复核与论证，设计结果均是合理及可行的。
2、地下一层部分由于甲方需要进集装箱货车，存在局部跨度为17.5米的大空间，且同时保证楼层净高为4.1米，现地下室层高为6.1，去掉设备需要的空间后，留下给结构高度不大于1300，同时，该楼盖上部需放置变压器，冷却塔等较重的设备，设计难度较大，设计时曾考虑设单向板结构，梁高400x1200，梁弯距能满足要求，但是由于两端均无连续梁，嵌固作用有限，挠度计算达到90～100mm，难以满足要求。后改用预应力梁，发现此处无法安装张拉设备，而且施工工艺相对复杂，甲方不愿意，最后折中采取提高此处的楼板高度，减少覆土，将该跨度梁设计为普通框架梁，梁截面设计为600x2000，裂缝及挠度满足要求。
3、因设备管道较多，原方案时，甲方并不同意在地下室顶板覆土，因场地面积大，施工造价高，工期长，后综合考虑，该项目的强电，弱电，煤气管道，排水沟，排污管，给水管，污水管均需要设计在地下室顶板上，最终和甲方协商，顶板全部覆土1米，所有管道，地面排水均可很好解决，且对超长结构顶板温度变形较为有利。
六、地基基础及地下室侧壁设计，深基坑逆作法设计：
1、由于该工程基坑开挖较深，地基为硬塑红粘土，地基承载力250kpa，土层均匀，厚度大，地基情况较好，基础采用相对经济的独立柱基加防水板方案。基础最大高度为1500，地下室侧壁由于深度较大，设计厚度为400。
2、本工程深基坑支护由广西水文地质工程地质勘察院设计并施工，在有房屋一侧，原设计为排桩加预应力锚杆方式，后现场施工时发现，基岩埋深较浅，桩嵌岩深度无法大道要求，且预应力锚杆施工时，因破碎岩层的存在，造成锚杆无法达到设计深度。因此，该区域基坑支护无法达到原有设计要求，针对此情况，设计上采用非两墙合一的局部逆作法进行处理，利用主体结构刚度，作为基坑支护排桩的支撑，逆作法设计要求如下：
逆作施工工序如下：
（1）先施工人工挖孔桩，完毕后施工一层楼面;待达到拆模强度后，开始开挖负一层土,完毕后施工负一层平面；
（2）待负一层楼面达到拆模强度后，开始开挖负二层土,完毕后施工基础、底板。地下室顶板以上的构件待地下室基础完工后28天方可施工。
施工注意事项：
（1）保证有足够稳定的原有土层，土层以西分结构均采用顺作法自下而上进行施工，土层部分以东，先进行孔桩施工，从一层结构自上而下逆作施工。
（2）挖孔桩的施工应在排桩支护完成后施工，施工周期应尽量压缩，并应隔孔开挖，以确保孔桩开挖过程中整个边坡的稳定。
（3）地下部分的施工支撑体系应做为施工单位的工作重点，以确保在逆作施工过程中交通运输的通畅和安全。
（4）地下土体在卸除过程中也应隔跨施工，避免大面积同时卸除反填土体有可能带来的危害;且开挖土方时必须待楼面水平构件浇筑完成7天后开挖。
（5）因场地限制及设计要求，逆作部分柱基础未完成前，逆作区域不得进行地上部分结构主体施工，施工车辆不得上到已完成的一层结构上工作。
（6）地下逆作部分构件与已完成部分结构构件连接采用植筋方法进行处理，且表面的处理应满足下列要求:
原有构件砼表面处理：将表面凿毛,，要求打成麻坑或沟槽，坑或槽深度不小于6mm。
清除砼表面的浮块，粉末，并用压力水冲洗干净，如构件表面凹处有积水，应用麻布吸去。
在浇筑砼前，在原有砼结合面上先涂刷一层环氧树脂胶。
要加强养护，用两层麻袋覆盖，定时浇水，养护期为两周。
七、结语：
该项目涉及的到的方面包括转换梁设计，地下室设计，消防车道设计，深基坑半逆作法设计等，项目设计周期短，设计的相关专业也较多，经过精心设计，遇到的问题都得到较好的解决，得到了业主的好评，同时，也为以后此类大地下室商业项目的设计提供了参考，目前该项目除逆作法部分外，均主体封顶，逆作法部分尚在施工过程中。
参考文献：
1.《建筑抗震設计规范 GB50011-2010》
2．《地基基础设计规范GB50007-2012》
3．《混凝土结构构造手册(第三版)》中国建筑工业出版社
4.《全国民用建筑工程设计技术措施结构》中国建筑工业出版社
5.《建筑基坑支护技术规程JGJ120-99》
6.《混凝土结构设计规范GB50010-2010》
【关键词】超长结构 转换结构，大跨度结构逆作法
中图分类号：S611文献标识码： A
一、工程概况：
小桃源苑位于柳州市屏山大道与驾鹤小桃源交叉处，项目东西方向长182米，南北长165米，整个工程由地下二层和地上6栋独立商住楼和一栋会所组成，总建筑面积85000m2，结构高度21.5m。其中地下二层为车库，地下一层为大型超市，设置底下车库出入口三个，无障碍自动扶梯四部，地上一层为普通商铺，二层以上为住宅。
经过方案比较和论证，该工程最后决定采用框架结构体系，上部住宅部分采用梁托柱进行转换。楼盖采用普通梁板结构，基础采用柱下独立基础加防水板和墙下条形基础。工程抗震设防烈度为6度，0.05g，结构抗震等级为四级，结构转换部分抗震等级提高为三级。
建筑材料：
钢筋：梁，柱及地下室侧壁主筋采用三级钢HRB400，楼板钢筋采用三级钢HRB400，箍筋采用一级HPB235。
混凝土：柱：C45~C25
梁、板砼：地下室部分采用C30，二层转换层采用C40,三层住宅以上采用C25.
分隔墙体材料：混凝土空心砌块，容重不大于15KN/m3。
项目由2007年9月开始设计，12月设计完成，2008年1月开工建设。
二、本工程设计重点及难点：
1、因建筑功能的需要，地下室部分不允许设置永久性伸缩缝；
2、大柱网向小柱网转换及大跨度空间设计；
3、该项目功能复杂，地下室顶板部分设备管道多，跟各专业沟通协作需要非常密切。
4、项目东侧距离地下室边线外侧3米位置有4米高的土坡，土坡上有3栋8层住宅，基坑开挖后，基坑支护高度达到16米，基坑支护难度很大。
以下将详细阐述。
三、结构设计计算分析：
本工程底部三层为9mx9m大空间结构，原方案曾考虑采用现浇空心板楼盖或无梁楼盖，降低地下室层高，减少土方和基坑支护难度，但业主要求荷载较大，超市活荷载要求5.0KN/㎡，仓库区105.0KN/㎡，并且还需考虑集装箱车辆荷载和消防车荷载，采用上述楼盖体系，难度大，造价高，最后决定采用普通梁板结构体系，比较容易满足设计要求，主梁截面设计为300x750，3mx3m井字梁截面设计为250x500，地下一层楼板厚120，地下室顶板厚150，二层转换层楼板厚120，转换梁设计参照底框结构要求。地下室柱设计为600X600~700X700，上部住宅部分采用小柱网方柱框架结构，柱截面大小为300X400~400X400。
四、超长结构不设变形缝设计要点及构造措施：
由于该工程地下二层面积均为182mx165m，已远远大于规范要求设缝长度，设计时考虑该部分位于地下，受外界温度影响相对比较小，主要是由混凝土本身的收缩及水化热引起的变形；同时国内已有较多超长结构不设缝的经验，因此，通过合理的设计及构造措施，该方案是可行的。主要采取措施有以下几点：
1、基础底板，地下一层，一层每30m距离设置伸缩后浇带，每两道后浇带设置加强带，增加配筋率。
2、混凝土要求采用低水化热补偿收缩混凝土，掺GNA-P高效抗裂防水混凝土膨胀剂, 要求补偿收缩混凝土水中养护14d的限制膨胀率≥1.5x10-4 。降低混凝土水灰比，控制骨料级配，混凝土采用弹性模量较大的骨料。
3、混凝土施工时，改善施工工艺，对于混凝土养护作出如下下列规定:表面抹压后用塑料薄膜覆盖，混凝土硬化后，宜采用蓄水养护或用湿麻袋覆盖，养护时间不应少于14d；对于侧壁,宜从顶部设水管喷淋,拆模后宜用湿麻袋紧贴墙体覆盖, 并浇水养护，养护时间不宜少于14d；冬季施工时,混凝土浇筑后，应立即用塑料薄膜和保温材料覆盖，养护期不应少于14d；对于墙体，带模板养护不应少于7d.。
4、地下室顶板钢筋采用双层双向配筋，温度应力计算较大部位，以及露天车道部位，双层双向配筋，配筋率不小于0.25%。地下室侧壁施工缝，均采用钢板止水带。加大梁腰筋的配筋率，适当减少腰筋间距。
5、保温隔热措施应在混凝土浇筑完成后及时完成；地下室顶板覆土应及时完成，尽量将室外构件因施工外露时间缩短。
五、大柱网向小柱网转换设计及大跨度空间设计：
1、由于建筑功能需要，底层柱距为9米x9米，而住宅柱网一般为4—5米，造成本工程抽柱较多，造成转换梁截面较大，同时存在许多次梁转换，为保证结构设计安全及工程的合理性，同时考虑到工程结构高度不大，层间刚度比没有较大的突变，同时参考底部框架抗震墙结构设计及构造措施，底部转换部分抗震等级提高为三级，同时二层板厚增加为120厚，以增强二层结构的刚度，增强抗震能力。同时，由次梁转换的柱设置双向转换梁来协调两个方向的受力，以协调主框架梁的内力和变形。经设计验算及我院总工程师的复核与论证，设计结果均是合理及可行的。
2、地下一层部分由于甲方需要进集装箱货车，存在局部跨度为17.5米的大空间，且同时保证楼层净高为4.1米，现地下室层高为6.1，去掉设备需要的空间后，留下给结构高度不大于1300，同时，该楼盖上部需放置变压器，冷却塔等较重的设备，设计难度较大，设计时曾考虑设单向板结构，梁高400x1200，梁弯距能满足要求，但是由于两端均无连续梁，嵌固作用有限，挠度计算达到90～100mm，难以满足要求。后改用预应力梁，发现此处无法安装张拉设备，而且施工工艺相对复杂，甲方不愿意，最后折中采取提高此处的楼板高度，减少覆土，将该跨度梁设计为普通框架梁，梁截面设计为600x2000，裂缝及挠度满足要求。
3、因设备管道较多，原方案时，甲方并不同意在地下室顶板覆土，因场地面积大，施工造价高，工期长，后综合考虑，该项目的强电，弱电，煤气管道，排水沟，排污管，给水管，污水管均需要设计在地下室顶板上，最终和甲方协商，顶板全部覆土1米，所有管道，地面排水均可很好解决，且对超长结构顶板温度变形较为有利。
六、地基基础及地下室侧壁设计，深基坑逆作法设计：
1、由于该工程基坑开挖较深，地基为硬塑红粘土，地基承载力250kpa，土层均匀，厚度大，地基情况较好，基础采用相对经济的独立柱基加防水板方案。基础最大高度为1500，地下室侧壁由于深度较大，设计厚度为400。
2、本工程深基坑支护由广西水文地质工程地质勘察院设计并施工，在有房屋一侧，原设计为排桩加预应力锚杆方式，后现场施工时发现，基岩埋深较浅，桩嵌岩深度无法大道要求，且预应力锚杆施工时，因破碎岩层的存在，造成锚杆无法达到设计深度。因此，该区域基坑支护无法达到原有设计要求，针对此情况，设计上采用非两墙合一的局部逆作法进行处理，利用主体结构刚度，作为基坑支护排桩的支撑，逆作法设计要求如下：
逆作施工工序如下：
（1）先施工人工挖孔桩，完毕后施工一层楼面;待达到拆模强度后，开始开挖负一层土,完毕后施工负一层平面；
（2）待负一层楼面达到拆模强度后，开始开挖负二层土,完毕后施工基础、底板。地下室顶板以上的构件待地下室基础完工后28天方可施工。
施工注意事项：
（1）保证有足够稳定的原有土层，土层以西分结构均采用顺作法自下而上进行施工，土层部分以东，先进行孔桩施工，从一层结构自上而下逆作施工。
（2）挖孔桩的施工应在排桩支护完成后施工，施工周期应尽量压缩，并应隔孔开挖，以确保孔桩开挖过程中整个边坡的稳定。
（3）地下部分的施工支撑体系应做为施工单位的工作重点，以确保在逆作施工过程中交通运输的通畅和安全。
（4）地下土体在卸除过程中也应隔跨施工，避免大面积同时卸除反填土体有可能带来的危害;且开挖土方时必须待楼面水平构件浇筑完成7天后开挖。
（5）因场地限制及设计要求，逆作部分柱基础未完成前，逆作区域不得进行地上部分结构主体施工，施工车辆不得上到已完成的一层结构上工作。
（6）地下逆作部分构件与已完成部分结构构件连接采用植筋方法进行处理，且表面的处理应满足下列要求:
原有构件砼表面处理：将表面凿毛,，要求打成麻坑或沟槽，坑或槽深度不小于6mm。
清除砼表面的浮块，粉末，并用压力水冲洗干净，如构件表面凹处有积水，应用麻布吸去。
在浇筑砼前，在原有砼结合面上先涂刷一层环氧树脂胶。
要加强养护，用两层麻袋覆盖，定时浇水，养护期为两周。
七、结语：
该项目涉及的到的方面包括转换梁设计，地下室设计，消防车道设计，深基坑半逆作法设计等，项目设计周期短，设计的相关专业也较多，经过精心设计，遇到的问题都得到较好的解决，得到了业主的好评，同时，也为以后此类大地下室商业项目的设计提供了参考，目前该项目除逆作法部分外，均主体封顶，逆作法部分尚在施工过程中。
参考文献：
1.《建筑抗震設计规范 GB50011-2010》
2．《地基基础设计规范GB50007-2012》
3．《混凝土结构构造手册(第三版)》中国建筑工业出版社
4.《全国民用建筑工程设计技术措施结构》中国建筑工业出版社
5.《建筑基坑支护技术规程JGJ120-99》
6.《混凝土结构设计规范GB50010-2010》