淺論某職工住宅綜合樓的結構設計

摘 要:建筑結構設計，一方面要做到經濟合理、安全適用，另一方面又要充分表達建筑師的設計意念，本文通過工程實例，探討某住宅綜合樓結構設計。

關鍵詞:住宅綜合樓結構設計技術措施

中圖分類號:TU7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(a)-0045-01

1 工程概況

某職工住宅綜合樓小區主入口設在北面靠中心部位，地塊西臨26m寬的達道路，北臨15m寬共和路，達道路北端與中山路相連，交通方便。本工程地上30層(另設2層地下室)，建筑總高度100.00m，消防建筑總高98.60m。屬一類高層民用建筑，耐火等級為一級，采用框支剪力墻結構。用地紅線總面積5320.2m2，基底面積1535m2，總建筑面積33252m2，(其中包含地下室面積6773m2，計算容積率建筑面積25503m2)。根據《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001)的有關規定，基本風壓值為0.6kN/m2，地面粗糙度屬C類，體形系數取1.3。

2 工程特點

確立“以人為本”的設計主題，“簡約、共享、生態” 的設計原則，在“共享”中引入了“城市客廳“的概念，并充分融入現代城市設計的思想和方法，以形成完美的建筑形象和空間景觀。并滿足各方面的要求，使之最終成為可行、可靠、先進、合理、成熟的建筑設計。

3結構設計

3.1 安全等級

工程的設計基準期為50年，建筑結構安全等級為二級;地基基礎設計為乙級;建筑樁基安全等級為一級;建筑物屬于丙類建筑，按7度(0.10g，一組)設防烈度計算并采用相應的抗震措施;根據《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)，本工程屬于A級高度高層建筑;結構耐火等級為一級;根據地下室防空要求，按六級二等設防。

3.2 結構選型

兩層地下室，地下負一層為車庫和設備用房，地下負二層為人防區域及車庫和設備用房。地上首層為公建配套的肉菜市場、設備用房和消防控制中心，二層為公建配套的肉菜市場，三層為公建配套的文化站和附屬配套用房，四層為設備轉換層(架空層)，5～30層為住宅。采用現澆框支剪力墻結構體系，五層為轉換層結構，六層及以上為剪力墻結構，框支框架抗震等級為特一級，底部加強部位剪力墻抗震等級為一級，非底部加強部位剪力墻抗震等級為二級。

3.3 結構分析及主要結果

(1)SATWE計算結果

該程序以殼元理論為基礎，采用一種通用墻元來模擬剪力墻，墻元有平面內、外剛度，能較好的模擬剪力墻的真實受力狀態，對于樓板，還可以假定為整體平面內無限剛、分塊無限剛、分塊無限剛帶彈性連接板帶和彈性樓板，能進行動力彈性時程分析。

a.采用15個振型進行分析，主要結果如下:

基底地震剪力QO(KN):Fx=7803.26，Fy=8595.14;結構總質量G(kN):74768.375;地震作用下基底地震彎矩M0(kN·M):Mx=334632.22，My=352812.78;剪重比Q0/G:(最小)1.66%，(最小)1.82%;地震作用下位移:頂點位移U/H:1/3760;1/2493。最大層間位移角[θe]:1/1516;1/1723。最大層間位移所在樓層:22;23。風荷載:風荷載作用下基底剪力(kN):6246.4;7748.8?；讖澗豈W(kN·M):366117.3;474143.7。風荷載作用下位移:頂點位移U/H:1/6500;1/2524。最大層間位移角[θe]:1/1136;1/1839。最大層間位移角所在樓層:19;18。

b.高位轉換時轉換層上部與下部結構的等效側向剛度比

采用的樓層剛度算法: 層間剪力比層間位移算法，轉換層所在層號=7，轉換層下部結構起止層號及高度=4;7;20.30，轉換層上部結構起止層號及高度=8;13;8.00。

X方向下部剛度=0.1081E+08;X方向上部剛度=0.1231E+08;X方向剛度比=1.0096

Y方向下部剛度=0.1142E+08;Y方向上部剛度=0.1243E+08;Y方向剛度比=0.9653

(2)PMSAP計算結果

該程序是一線彈性組合結構有限元分析程序，對剪力墻、樓板、厚板轉換層等構件提出了基于殼元子結構的高精度分析方法，并能進行時程響應分析。

a.采用15個振型進行分析，主要結果如下:

地震作用下位移:頂點位移U/H:1/1454;1/1661。最大層間位移角[θe]:1/1006;1/1120。最大層間位移所在樓層:22;24?？傦L力(kN):7824.285。風荷載作用下基底彎矩MW(kN·M):548055.7。風荷載作用下位移:頂點位移U/H:1/1458;1/2294。最大層間位移角[θe]:1/1098;1/1719。最大層間位移角所在樓層:18;19。

b.高位轉換時轉換層上部與下部結構的等效側向剛度比

X方向下部剛度=0.4963E+07;X方向上部剛度=0.1796E+07;X方向剛度比=0.3208

Y方向下部剛度=0.5967E+07;Y方向上部剛度=0.1854E+07;Y方向剛度比=0.2755

因本工程結構為轉換復雜高程結構，選用了II類場地土上的TAF-2、LAN1-2、EAR-2三條波對結構進行彈性動力時程分析計算，與CQC結算的結果進行比較，轉換層地震剪力沒有大的突變，CQC分析的結果基本是幾個地震波分析結構的包絡線。采用CQC的計算結果可以滿足設計需要。

上述計算說明結構布置合理可行，滿足規范要求。

3.4 有關構造技術措施

(1)柱軸壓比控制:框支框架抗震等級為特一級，底部加強部位剪力墻抗震等級為一級，非底部加強部位剪力墻抗震等級為二級。(2)轉換梁設計:五層轉換層采用梁轉換，轉換梁采用1000×2000，并采用SATWE自帶的框支剪力墻有限元進行補充分析計算。并加厚本程板厚，增加樓層平面外的剛度和穩定。(3)超長樓板抗裂措施:地下室平面，首層平面長度為85.60m，而使用功能方面不允許設置伸縮縫。因此在平面上設置后澆帶，將結構分為兩個部分。后澆帶待該層結構施工完畢兩個月后才施工閉合，并在底板、首層樓板加大配筋率及加入適當的混凝土添加劑以增強其抗裂性。

3.5 基礎設計

根據場地地質報告，擬采用沖孔灌注樁，以<4-3>中風化巖<4-4>微風化巖持力層，進入此層1.0倍樁徑。樁徑為φ1000、φ1200、φ1300、φ1400、φ1500、φ1600，單樁承載力特征值2500～12000kN。

3.6 地下室設計

地下室為兩層。地下室底板采用平板式結構，-2層頂板采用梁板式結構，人防區域板厚250mm，其余區域為200mm。-1層頂板也采用梁板式結構，板厚180mm。地下室側墻人防區域為400mm厚，核心筒區域外墻為500mm。

3.7 基坑支護設計

根據場地情況及工程地質報告，基坑支護擬采用鉆孔灌注樁錨桿方案。

4 結語

本文通過對職工住宅綜合樓的結構設計分析，全面了解各種結構形式的受力特點、關鍵部位及構件，分析歸納其結構特點，有針對性地采取技術措施，從整體上把握工程，做到既滿足工程需要，又符合規范要求。