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摘 要:本文介绍了阳山县贤景湾豪庭的基础、结构选型,并根据结构的不规则情况,采取了提高抗震能力的加强措施。
关键词:剪力墙结构;基础选型;结构选型;不规则;加强措施
1 工程概括
贤景湾豪庭位于阳山县城南大道连江河畔,建筑座北向南,占地面积2138m2,总建筑面积38952m2,地下1层作为停车场,不考虑人防要求;地上18.5层,分为A1、A2、B1、B2四个塔楼。四个单体形状相似,呈“T”字型布置,见下图:
2 地基与基础设计
根据《阳山县贤景湾商住大厦岩土工程勘察报告书》,本工程地质由浅至深的土层分别为:表层为松散杂填土;第二层为冲积粘性土层,可塑状态,压缩性中等;第三层为冲积粉砂、中砂、圆砾层,厚度变化大,局部存在软塑粉质粘土的软弱下卧层;第四层为强风化石灰岩,局部存在溶洞;第五层为中风化石灰岩,该层承载力较高,连续性好,较为稳定。
由于上部填土、粉土等土层承载力低,压缩性大,不宜作为高层建筑的持力层,故排除采用浅基础的可能。由于圆砾层厚度变化大,局部较薄,而且个别地段处在软弱下卧层,不宜作为预制桩基础的持力层;强风化石灰岩层由于岩面起伏坡度大,容易造成断桩,而且桩难以穿越其上的圆砾层,亦不宜作为预制桩基础的持力层。故亦不宜采用预制桩基础。
本工程根据实际的地质,并结合当地的情况,采用了钻孔灌注桩基础,桩径采用?准800,?准1000两种,要求冲钻结合,桩端持力层为中风化石灰岩层。由于场地局部存在溶洞,要求施工前对每个桩位进行超前钻探,以准确的探明溶洞、溶隙、软弱夹层的发育规模及位置,确保桩端以下连续完整性石灰岩的厚度不少于3倍桩径。
目前桩已经施工完毕,并按规范要求进行了大应变、小应变及抽芯检测。结果显示,绝大多数桩为Ⅰ、Ⅱ类桩,仅个别为Ⅲ类桩(已经对影响承载力的桩进行加固处理),桩的情况良好。
3 地下室设计
3.1 地下室结构超长处理措施。
地下室仅为一层,建筑面积约4000m2,长度方向为122m,大大超过了规范不设伸缩缝的长度。但考虑到地下室设缝将会给防水和使用上带来难题,故仅以后浇带形式将地下室分为四部分。为减少温度变化和混凝土收缩产生的不利影响,采取了以下措施:①地下室顶板结合其上绿化覆土设置保温层;②顶板加强板厚,提高配筋率,双层双向配筋;③在混凝土中添加减少收缩的外加剂,加强混凝土的养护。
3.2 地下室抗浮设计
考虑到地下室水位较高,需对单层的裙楼部分进行整体抗浮验算。经验算,由于地下室顶板表面覆土较厚,裙楼部分满足整体抗浮要求。但是在施工阶段中,当顶板未施工而底板及侧壁施工完毕时,则底板及侧壁有可能因为水位较高而整体上浮,此时应注意水位情况,当有必要时进行抽水以降低地下位。对于地下室底板,按正常荷载作用及地下水反力作用分别验算,取不利情况进行配筋。
4 上部结构设计
4.1 结构选型
建筑功能的要求为:地下室为停车库;首层局部商铺、局部为住宅单元及大堂,以上为住宅单元。由于建筑定位为高档住宅,故结构上采用了侧向刚度大、抗震性能好的剪力墙结构,以尽量隐秘梁柱,满足建筑美观的要求,为住户提供最大的室内空间。
为满足地下层停车库及首层商铺的大开间要求,结构方案时考虑了采用较大开间的全部落地剪力墙结构和设转换层的部分框支剪力墙结构两种方案。通过对两种方案的对比分析发现,精心布置剪力墙位置的全部落地剪力墙方案与设转换层的部分框支剪力墙方案相比,并没有过多影响商铺的使用,同时仅使地下室少了少量的几个车位。考虑到当地的商铺及车位价值并不是很高,不能弥补采用转换结构后增加的造价,故综合考虑后决定采用抗震性能更好的全部落地剪力墙结构。
4.2 结构分析
四个单体塔楼呈“T”型布置,形状基本一样,在中部的楼、电梯间开洞处楼板被削弱严重,形成楼板局部不连续。建筑在角部设置了转角窗,取消了转角处的剪力墙,降低了整体结构的抗扭刚度。同时为使首层商铺获得较高的空间,商铺部分楼板下沉,导致首层形成了楼板的错层。考虑到结构较为不规则,采用了能够较好计算复杂高层结构的PKPM系列的结构计算软件SATWE进行结构的分析计算。
由于塔楼较多,考虑到塔楼之间相互影响,计算时以单塔楼模型计算为主,多塔楼模型计算作为复核。计算时对中部薄弱的楼板设为弹性板,首层按错层输入,同时将结构的嵌固点选在底板处。
周期计算结果如下表:
由表可知,前三振型的纯粹性较好,且T3/T1=1.8329/2.1277=0.86<0.9,满足规范要求。
按楼板无限刚假定,计算结构的层间位移及位移比,计算结果表明,结构的层间位移较少,远远少于规范的限值;层间的位移比一般为1.2,最大的情况发生在Y+5%偶然偏心地震力作用下的二层,最大的位移比为1.35。按广东省实施《高层建筑混凝土结构技术归程》(JGJ3-2002)补充规定,结构的扭转不规则程度为Ⅰ类。
4.3 构造措施
根据广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定,本工程存在楼板局部不连续及扭转不规则为Ⅰ类,故结构为一般不规则结构。针对结构的不规则情况,采取了以下加强措施:①楼、电梯间附近的楼板加厚至130,采用双层双向配筋,提高配筋率。②中部凹进的地方两侧设飘板作为加强翼缘,以减少凹进的程度,加强结构的整体性。③尽量避免楼面梁垂直支承于剪力墙上,无法避免时,在梁与剪力墙相交处设置暗柱,并按梁端铰接复核梁的底筋。④对于建筑上开转角窗的部位,提高两侧墙肢的抗震等级,控制其轴压比,加强配筋;加强转角窗上转角梁的配筋及构造;转角处楼板加厚至150mm,采用双层双向配筋,并设置暗梁连接两侧墙体。
5 结 论
本工程根据场地的地质情况,选用了钻孔灌注桩基础,承载力和变形均较好的满足规范的要求;对于上部结构,根据结构的不規则性选择合适的计算程序和构造加强措施,提高结构的抗震性能。结构设计比较好的兼顾了建筑美观要求、经济效益和结构受力三方面的要求。
参考文献
[1]徐培福,傅学怡,王翠坤,肖从真.复杂高层建筑结构设计.中国建筑工业出版社.
[2]张维斌.多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例.中国建筑工业出版社.
关键词:剪力墙结构;基础选型;结构选型;不规则;加强措施
1 工程概括
贤景湾豪庭位于阳山县城南大道连江河畔,建筑座北向南,占地面积2138m2,总建筑面积38952m2,地下1层作为停车场,不考虑人防要求;地上18.5层,分为A1、A2、B1、B2四个塔楼。四个单体形状相似,呈“T”字型布置,见下图:
2 地基与基础设计
根据《阳山县贤景湾商住大厦岩土工程勘察报告书》,本工程地质由浅至深的土层分别为:表层为松散杂填土;第二层为冲积粘性土层,可塑状态,压缩性中等;第三层为冲积粉砂、中砂、圆砾层,厚度变化大,局部存在软塑粉质粘土的软弱下卧层;第四层为强风化石灰岩,局部存在溶洞;第五层为中风化石灰岩,该层承载力较高,连续性好,较为稳定。
由于上部填土、粉土等土层承载力低,压缩性大,不宜作为高层建筑的持力层,故排除采用浅基础的可能。由于圆砾层厚度变化大,局部较薄,而且个别地段处在软弱下卧层,不宜作为预制桩基础的持力层;强风化石灰岩层由于岩面起伏坡度大,容易造成断桩,而且桩难以穿越其上的圆砾层,亦不宜作为预制桩基础的持力层。故亦不宜采用预制桩基础。
本工程根据实际的地质,并结合当地的情况,采用了钻孔灌注桩基础,桩径采用?准800,?准1000两种,要求冲钻结合,桩端持力层为中风化石灰岩层。由于场地局部存在溶洞,要求施工前对每个桩位进行超前钻探,以准确的探明溶洞、溶隙、软弱夹层的发育规模及位置,确保桩端以下连续完整性石灰岩的厚度不少于3倍桩径。
目前桩已经施工完毕,并按规范要求进行了大应变、小应变及抽芯检测。结果显示,绝大多数桩为Ⅰ、Ⅱ类桩,仅个别为Ⅲ类桩(已经对影响承载力的桩进行加固处理),桩的情况良好。
3 地下室设计
3.1 地下室结构超长处理措施。
地下室仅为一层,建筑面积约4000m2,长度方向为122m,大大超过了规范不设伸缩缝的长度。但考虑到地下室设缝将会给防水和使用上带来难题,故仅以后浇带形式将地下室分为四部分。为减少温度变化和混凝土收缩产生的不利影响,采取了以下措施:①地下室顶板结合其上绿化覆土设置保温层;②顶板加强板厚,提高配筋率,双层双向配筋;③在混凝土中添加减少收缩的外加剂,加强混凝土的养护。
3.2 地下室抗浮设计
考虑到地下室水位较高,需对单层的裙楼部分进行整体抗浮验算。经验算,由于地下室顶板表面覆土较厚,裙楼部分满足整体抗浮要求。但是在施工阶段中,当顶板未施工而底板及侧壁施工完毕时,则底板及侧壁有可能因为水位较高而整体上浮,此时应注意水位情况,当有必要时进行抽水以降低地下位。对于地下室底板,按正常荷载作用及地下水反力作用分别验算,取不利情况进行配筋。
4 上部结构设计
4.1 结构选型
建筑功能的要求为:地下室为停车库;首层局部商铺、局部为住宅单元及大堂,以上为住宅单元。由于建筑定位为高档住宅,故结构上采用了侧向刚度大、抗震性能好的剪力墙结构,以尽量隐秘梁柱,满足建筑美观的要求,为住户提供最大的室内空间。
为满足地下层停车库及首层商铺的大开间要求,结构方案时考虑了采用较大开间的全部落地剪力墙结构和设转换层的部分框支剪力墙结构两种方案。通过对两种方案的对比分析发现,精心布置剪力墙位置的全部落地剪力墙方案与设转换层的部分框支剪力墙方案相比,并没有过多影响商铺的使用,同时仅使地下室少了少量的几个车位。考虑到当地的商铺及车位价值并不是很高,不能弥补采用转换结构后增加的造价,故综合考虑后决定采用抗震性能更好的全部落地剪力墙结构。
4.2 结构分析
四个单体塔楼呈“T”型布置,形状基本一样,在中部的楼、电梯间开洞处楼板被削弱严重,形成楼板局部不连续。建筑在角部设置了转角窗,取消了转角处的剪力墙,降低了整体结构的抗扭刚度。同时为使首层商铺获得较高的空间,商铺部分楼板下沉,导致首层形成了楼板的错层。考虑到结构较为不规则,采用了能够较好计算复杂高层结构的PKPM系列的结构计算软件SATWE进行结构的分析计算。
由于塔楼较多,考虑到塔楼之间相互影响,计算时以单塔楼模型计算为主,多塔楼模型计算作为复核。计算时对中部薄弱的楼板设为弹性板,首层按错层输入,同时将结构的嵌固点选在底板处。
周期计算结果如下表:
由表可知,前三振型的纯粹性较好,且T3/T1=1.8329/2.1277=0.86<0.9,满足规范要求。
按楼板无限刚假定,计算结构的层间位移及位移比,计算结果表明,结构的层间位移较少,远远少于规范的限值;层间的位移比一般为1.2,最大的情况发生在Y+5%偶然偏心地震力作用下的二层,最大的位移比为1.35。按广东省实施《高层建筑混凝土结构技术归程》(JGJ3-2002)补充规定,结构的扭转不规则程度为Ⅰ类。
4.3 构造措施
根据广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定,本工程存在楼板局部不连续及扭转不规则为Ⅰ类,故结构为一般不规则结构。针对结构的不规则情况,采取了以下加强措施:①楼、电梯间附近的楼板加厚至130,采用双层双向配筋,提高配筋率。②中部凹进的地方两侧设飘板作为加强翼缘,以减少凹进的程度,加强结构的整体性。③尽量避免楼面梁垂直支承于剪力墙上,无法避免时,在梁与剪力墙相交处设置暗柱,并按梁端铰接复核梁的底筋。④对于建筑上开转角窗的部位,提高两侧墙肢的抗震等级,控制其轴压比,加强配筋;加强转角窗上转角梁的配筋及构造;转角处楼板加厚至150mm,采用双层双向配筋,并设置暗梁连接两侧墙体。
5 结 论
本工程根据场地的地质情况,选用了钻孔灌注桩基础,承载力和变形均较好的满足规范的要求;对于上部结构,根据结构的不規则性选择合适的计算程序和构造加强措施,提高结构的抗震性能。结构设计比较好的兼顾了建筑美观要求、经济效益和结构受力三方面的要求。
参考文献
[1]徐培福,傅学怡,王翠坤,肖从真.复杂高层建筑结构设计.中国建筑工业出版社.
[2]张维斌.多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例.中国建筑工业出版社.