论文部分内容阅读
【摘要】本文对广州锦泽大厦的结构设计进行了梳理和总结，包括基坑、基础、地下室、上部塔楼等设计内容。在满足规范要求的各项性能指标同时，结构平面布置简洁、竖向传力直接，具有充分的承载能力、刚度和延性。
【关键词】结构设计；基础；超长地下室；塔楼
1.工程概况
锦泽大厦位于广州市萝岗科学城中心区东部，开创大道西南侧，科学大道总部經济区一期以北。项目用地面积为8131平方米，总建筑面积为29467平方米。
图1 建筑效果图
该项目功能为办公、商业等，含一栋塔楼及两层地下室。塔楼地上18层，主要功能为办公；地下2层，主要功能为商业、停车库及设备用房。建筑高度为79.50米。人防地下室设在地下二层，抗力等级为常六级、核六级，战时按二等人员掩蔽所设计。
本工程结构的设计使用年限为 50 年，结构安全等级为二级，结构重要性系数γo=1.0。抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为7度。设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。设计基本地震加速度值为0.10g，多遇地震水平地震影响系数最大值为0.08 ，反应谱特征周期Tg=0.35秒，阻尼比为0.05。基本风压值为0.5kN/m2（n=50），承载力放大系数为1.1。地面粗糙度类别为 C类。
2.基坑支护设计
根据本工程岩土工程勘察报告，场地岩土层自上而下分别为人工填土层、坡积层、风化残积层、燕山期全风化岩、强风化岩、燕山期微风化岩，无中风化层。
基坑支护的结构形式为支护桩+预应力锚索，局部地段采用土钉墙支护。基坑开挖深度4.45～8.65 m ，基坑周长约410m。预应力锚索水平向最大长度18.9 m，设计拉力320～500kN，预应力250～350kN；土钉水平向最大长度8.6m。
3.基础设计
基础起着传递结构竖向荷载到地基的作用。对于基础形式的选择，除了使结构满足地基承载力，控制基础沉降外，还要做到经济合理、施工方便。
塔楼墙柱的柱底轴力较大，约为13000～14500kN，根据岩土工程勘察报告揭露的图层分布，无法采用天然浅基础。于是桩基础成为塔楼基础设计的首选方案。人工挖孔灌注桩这种桩型及施工工艺有造价低、施工质量容易控制等优点，但施工作业面较恶劣，无法保证施工人员的安全，且广东省限制使用人工挖孔灌注桩，因此设计时放弃这种桩型，改而选择钻（冲）孔灌注桩，以微风化岩为持力层。
塔楼外的纯地下室区域柱底反力小，约为2500～5800kN，可以采用天然浅基础，以全风化岩为持力层。
场地地下水位高，因此基础需考虑水浮力，进行抗浮设计。塔楼区域结构自重能抵抗水浮力，故该区域不需要考虑水浮力的影响。纯地下室区域的结构自重不足以抵抗水浮力，需采取抗浮措施。结合纯地下室区域的基础形式，本项目采用锚杆抗浮。抗浮锚杆布置若均匀布置在底板上，受力效果最佳，然而因锚杆与底板接头多，对底板防水不利，故本项目将锚杆均集中设置于天然浅基础范围内。
4.地下室结构布置
地下室共两层，功能为停车库及设备用房，结构形式为框架。地下二层为底板（防水板），因地下水头较大，故底板厚取为600mm。地下一层采用带柱帽的无梁楼盖，使得建筑净高较大化。地下一层楼盖采用普通钢筋混凝土单向梁板楼面。地下室顶板因有施工堆载和园林覆土，荷载大，采用双向梁板体系布置。
地下室相关构件截面及混凝土强度等级分别为：首层梁截面主要为250600、250800 、400900、5001000；地下一层梁截面主要为300800 、400700、5001000；框柱截面主要为600600、700700 ；侧壁厚为400～500mm。首层、地下一层结构梁板的砼强度等级为C30；框架柱（塔楼墙柱除外）砼强度等级为C40，地下室侧壁、暗柱、扶壁柱、水池侧壁、车道侧壁砼强度等级均为C35；天然扩展基础、桩承台、底板、地梁混凝土强度等级为C35，抗渗等级P8。
本项目地下室超长（长度约为160m）且不设缝，裂缝控制是重点。通过采取相关措施解决超长混凝土的温度和收缩问题：1）设置后浇带，间距控制在40～45m，带宽800mm；2）底板和地下室顶板采用通长筋加附加筋的配筋方式；3）混凝土适量添加粉煤灰，并采用60天龄期作为地下室砼强度的设计等级，降低水灰比，严格控制砂石骨料的含泥量；4）控制混凝土的水化热，施工前计算水化热所产生的温度差，并采取可靠措施将施工阶段混凝土的内外温差控制在25 C以下；5）大面积混凝土建议采用分块跳仓浇筑，以减少施工期间的温度收缩应力，较厚构件则应分层浇筑；6）折模后及时对混凝土进行保护，避免混凝土长期日晒雨淋。
5.塔楼结构布置
塔楼的结构布置遵循体系合理、传力直接的原则，采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，标准层平面布置采用单向梁板体系。。塔楼长宽尺寸为39.85m24m，高宽比为3.29。嵌固端定在基础面。
梁截面主要为250600、300800、400650、400800等。柱截面考虑轴压比限值要求，且根据楼层高度变化，分别为800800、700700、600600等。剪力墙同样根据楼层高度变化，墙厚为250～400mm。楼板厚主要为110mm；剪力墙核心筒区域因电梯井道和设备洞口的开设导致刚度削弱，板厚提高至150mm；结构周边悬挑板的厚度取为250mm，既是受力需要，也能满足玻璃幕墙预埋件的埋设。
塔楼剪力墙核心筒虽然偏置，构造上适当的加强周边框架的刚度，特别是角部墙柱的截面刚度，以增大结构抗扭刚度。结构在在考虑偶然偏心影响的单向地震作用下，最大楼层水平位移和最大层间位移均满足广东省高规的限制要求。
墙柱原则上双向应有结构梁拉结，因建筑功能布置的要求，塔楼中低区每隔一层需设置空中花园，从而使得平面左侧有框柱无法双向拉梁，柱子在Y向跨层，计算上改变该柱的计算长度系数，配筋时要求箍筋全高加密，纵筋的搭接按通高考虑。通过这些措施，保证该跨层柱的延性要求。
6 结语
本项目设计中对结构选型、构件布置进行了优化和调整，对可能出现的薄弱部位采取了加强措施，在满足规范要求的各项性能指标的同事，做到平面布置简洁、竖向传力直接。结构具有充分的承载能力、刚度和延性。
【关键词】结构设计；基础；超长地下室；塔楼
1.工程概况
锦泽大厦位于广州市萝岗科学城中心区东部，开创大道西南侧，科学大道总部經济区一期以北。项目用地面积为8131平方米，总建筑面积为29467平方米。
图1 建筑效果图
该项目功能为办公、商业等，含一栋塔楼及两层地下室。塔楼地上18层，主要功能为办公；地下2层，主要功能为商业、停车库及设备用房。建筑高度为79.50米。人防地下室设在地下二层，抗力等级为常六级、核六级，战时按二等人员掩蔽所设计。
本工程结构的设计使用年限为 50 年，结构安全等级为二级，结构重要性系数γo=1.0。抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为7度。设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。设计基本地震加速度值为0.10g，多遇地震水平地震影响系数最大值为0.08 ，反应谱特征周期Tg=0.35秒，阻尼比为0.05。基本风压值为0.5kN/m2（n=50），承载力放大系数为1.1。地面粗糙度类别为 C类。
2.基坑支护设计
根据本工程岩土工程勘察报告，场地岩土层自上而下分别为人工填土层、坡积层、风化残积层、燕山期全风化岩、强风化岩、燕山期微风化岩，无中风化层。
基坑支护的结构形式为支护桩+预应力锚索，局部地段采用土钉墙支护。基坑开挖深度4.45～8.65 m ，基坑周长约410m。预应力锚索水平向最大长度18.9 m，设计拉力320～500kN，预应力250～350kN；土钉水平向最大长度8.6m。
3.基础设计
基础起着传递结构竖向荷载到地基的作用。对于基础形式的选择，除了使结构满足地基承载力，控制基础沉降外，还要做到经济合理、施工方便。
塔楼墙柱的柱底轴力较大，约为13000～14500kN，根据岩土工程勘察报告揭露的图层分布，无法采用天然浅基础。于是桩基础成为塔楼基础设计的首选方案。人工挖孔灌注桩这种桩型及施工工艺有造价低、施工质量容易控制等优点，但施工作业面较恶劣，无法保证施工人员的安全，且广东省限制使用人工挖孔灌注桩，因此设计时放弃这种桩型，改而选择钻（冲）孔灌注桩，以微风化岩为持力层。
塔楼外的纯地下室区域柱底反力小，约为2500～5800kN，可以采用天然浅基础，以全风化岩为持力层。
场地地下水位高，因此基础需考虑水浮力，进行抗浮设计。塔楼区域结构自重能抵抗水浮力，故该区域不需要考虑水浮力的影响。纯地下室区域的结构自重不足以抵抗水浮力，需采取抗浮措施。结合纯地下室区域的基础形式，本项目采用锚杆抗浮。抗浮锚杆布置若均匀布置在底板上，受力效果最佳，然而因锚杆与底板接头多，对底板防水不利，故本项目将锚杆均集中设置于天然浅基础范围内。
4.地下室结构布置
地下室共两层，功能为停车库及设备用房，结构形式为框架。地下二层为底板（防水板），因地下水头较大，故底板厚取为600mm。地下一层采用带柱帽的无梁楼盖，使得建筑净高较大化。地下一层楼盖采用普通钢筋混凝土单向梁板楼面。地下室顶板因有施工堆载和园林覆土，荷载大，采用双向梁板体系布置。
地下室相关构件截面及混凝土强度等级分别为：首层梁截面主要为250600、250800 、400900、5001000；地下一层梁截面主要为300800 、400700、5001000；框柱截面主要为600600、700700 ；侧壁厚为400～500mm。首层、地下一层结构梁板的砼强度等级为C30；框架柱（塔楼墙柱除外）砼强度等级为C40，地下室侧壁、暗柱、扶壁柱、水池侧壁、车道侧壁砼强度等级均为C35；天然扩展基础、桩承台、底板、地梁混凝土强度等级为C35，抗渗等级P8。
本项目地下室超长（长度约为160m）且不设缝，裂缝控制是重点。通过采取相关措施解决超长混凝土的温度和收缩问题：1）设置后浇带，间距控制在40～45m，带宽800mm；2）底板和地下室顶板采用通长筋加附加筋的配筋方式；3）混凝土适量添加粉煤灰，并采用60天龄期作为地下室砼强度的设计等级，降低水灰比，严格控制砂石骨料的含泥量；4）控制混凝土的水化热，施工前计算水化热所产生的温度差，并采取可靠措施将施工阶段混凝土的内外温差控制在25 C以下；5）大面积混凝土建议采用分块跳仓浇筑，以减少施工期间的温度收缩应力，较厚构件则应分层浇筑；6）折模后及时对混凝土进行保护，避免混凝土长期日晒雨淋。
5.塔楼结构布置
塔楼的结构布置遵循体系合理、传力直接的原则，采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，标准层平面布置采用单向梁板体系。。塔楼长宽尺寸为39.85m24m，高宽比为3.29。嵌固端定在基础面。
梁截面主要为250600、300800、400650、400800等。柱截面考虑轴压比限值要求，且根据楼层高度变化，分别为800800、700700、600600等。剪力墙同样根据楼层高度变化，墙厚为250～400mm。楼板厚主要为110mm；剪力墙核心筒区域因电梯井道和设备洞口的开设导致刚度削弱，板厚提高至150mm；结构周边悬挑板的厚度取为250mm，既是受力需要，也能满足玻璃幕墙预埋件的埋设。
塔楼剪力墙核心筒虽然偏置，构造上适当的加强周边框架的刚度，特别是角部墙柱的截面刚度，以增大结构抗扭刚度。结构在在考虑偶然偏心影响的单向地震作用下，最大楼层水平位移和最大层间位移均满足广东省高规的限制要求。
墙柱原则上双向应有结构梁拉结，因建筑功能布置的要求，塔楼中低区每隔一层需设置空中花园，从而使得平面左侧有框柱无法双向拉梁，柱子在Y向跨层，计算上改变该柱的计算长度系数，配筋时要求箍筋全高加密，纵筋的搭接按通高考虑。通过这些措施，保证该跨层柱的延性要求。
6 结语
本项目设计中对结构选型、构件布置进行了优化和调整，对可能出现的薄弱部位采取了加强措施，在满足规范要求的各项性能指标的同事，做到平面布置简洁、竖向传力直接。结构具有充分的承载能力、刚度和延性。