大型建筑結構設計探討

廣東深圳 518000

摘要：建筑結構的設計合理與否，直接關系到建筑的安全可靠性以及人們的生命財產安全。在建筑競爭激烈的今天，企業的實力是獲得工程的唯一法碼。本文根據工程案例，對項目大底盤、多塔樓的結構設計進行論述。

關鍵詞：建筑；結構設計；多塔樓

一、工程概述

某工程抗震烈度為8度，屬于丙類，單體均采用剪力墻結構形式，所有樓座的地下一層均為2m高設備夾層，車庫頂板覆土厚度為1.8m。地下室結構超長的大型項目，8～10#樓為獨立樓座，如圖1、2所示。

圖1 效果圖

（1）設計依據

項目場地類別為Ⅱ類，抗震設防烈度為8度，屬于丙類。單體均采用剪力墻結構形式，除了9樓為地上三層的配套公建樓采用框架結構，還有個別樓座高低不一致而地上用防震縫分成體型較規則的多個單體。

二、基礎及地下室設計

（1）基礎設計

基礎的混凝土強度等級C30，受力鋼筋采用HRB400級。主樓采用筏板基礎，筏板厚度取400～900mm，計算軟件選用JCCAD筏板有限元計算軟件進行分析，本工程抗浮設防水頭為5m，結合持力層承載力及抗浮水位的條件，本工程純地下車庫部分采用獨立柱基加防水板的基礎形式，防水板厚度300mm，防水板頂標高與基礎頂標高相同，防水板下設置50mm厚聚苯板，見圖2。

防水板和獨立基礎分別計算，防水板計算劃分見圖3。板1 按四角支承的雙向板模型計算，板2按兩邊嵌固單向板計算，分別配筋。獨立基礎的內力計算需要考慮兩種效應的疊加，即上部荷載傳至地基產生的凈反力Qj和地下水作用時防水板傳來的水浮力Qw，（Qw為作用在獨立基礎邊的線荷載和線彎矩）。根據以上幾種荷載組合計算得出獨立基礎的配筋。

圖2 柱下基礎大樣

圖3 柱基間抗水板計算劃分

（2）主樓與車庫交界處基礎處理

本工程中1、2、3、6#住宅樓為地下一層，與其相連的車庫為地下兩層，故主樓和車庫的底板存在一層的高差，在結構設計中特別應注意以下問題：主樓和車庫的差異沉降；車庫地下二層擋土墻的計算及擋土墻基礎的計算；施工過程中交界處的放坡處理及對主樓筏板下土體的擾動。

本工程變標高處示意見圖4，設計中主要采取以下措施：由于本工程主樓及車庫底板下主要持力層為粉質粘土混卵石，承載力標準值達到了350kPa壓縮模量也在65MPa以上，故最終沉降量不大，經計算可以滿足規范規定的差異變形要求。

車庫地下二層擋土墻考慮主樓豎向力下傳并擴散的影響進行荷載取值并計算配筋。對于基礎設計中考慮了土體對墻體及基礎的水平推力，將外墻和相鄰一跨框架柱基礎作為一個整體布置成筏板基礎（其余車庫內框架柱下為獨立基礎），這樣處理不僅可以加強擋土墻下支座的抗滑移能力，而且對于主樓下地基承載力及地基變形的計算都是有利的。

對于施工開挖過程中提出以下要求：土體放坡面和水平面的夾角大于60 度，且在開挖后應盡早施工車庫基礎底板或采取護坡處理措施，對于超挖部分用混凝土回填至設計標高。

（3）車庫部分樓蓋體系設計

①整體分析

本工程純地下車庫部分采用現澆混凝土無梁樓板體系，共地下兩層，地下二層為六級人防，平時車庫，地下一層平時為車庫，頂板考慮1.8m 覆土及消防車荷載。柱網尺寸5.0m～8.4m不等，大部分為8.4m，地下二層頂板厚度400mm，柱帽高800mm，柱帽平面尺寸2800mm。地下一層頂板厚450mm，柱帽高900mm，柱帽平面尺寸2800mm。見圖5。

車庫部分整體計算采用PKPM 軟件中的SATWE 空間有限元分析軟件計算，框架柱及樓板按實際尺寸輸入，在需輸入等代框架梁的位置上布置截面尺寸為100×100的矩形截面梁（虛梁）。在特殊構件定義里將板定義為彈性板六，使其真實地反映板平面內、外的剛度。在計算方法中選擇“算法二”即總剛算法進行計算，以上計算主要用于基礎及框架柱部分設計。

②無梁樓板計算方法

本工程無梁樓板采用兩種方法計算：

a.方法一：等代框架法

參見市建筑設計研究院編制《建筑結構專業技術措施》5.7.4設計計算部分，將整個樓板分別沿縱、橫柱列兩個方向劃分，每個方向取0.5倍柱網跨度為柱上板帶及跨中板帶寬度。且兩個方向分別按100%樓面荷載進行取值，由于本工程柱網尺寸的變化較多，故沒有采用經驗系數，而是根據5.7.4中的彎矩分配原則進行彎矩分配，由于柱上板帶彎矩分配較多，鋼筋過密不便于施工，在保證總彎矩值不變的前提下，對各別板帶間或支座與跨中間各調10%。

b.方法二：PKPM SLABCAD 復雜樓板有限元分析有限元分析計算中應注意：1）兩個方向柱上板帶及跨中板的劃分原則同“方法一”；2）因SLABCAD模塊無法進行活載不利分布計算，以至于板的跨中彎矩包絡圖比考慮活載不利分布計算時的彎矩包絡圖偏小，設計中應根據活荷載占總荷載的比例，對跨中彎矩乘放大系數，一般取1.1～1.2。

兩種計算方法比較后得出，等代框架計算的結果略微偏大，對兩種方法進行包絡設計，作為最后施工圖設計的依據。

（4）超長地下室設計措施

本工程地下車庫及8、10#地下室均屬超長結構，業主及建筑師要求不設置永久伸縮縫，因此本工程中沒有設置永久伸縮縫，但采取如下結構措施來解決混凝土收縮問題：1）每隔30～40m設置1m寬的溫度后澆帶，待澆筑2 個月以后再以高一級的混凝土澆灌。后澆帶位置均選在1/3 ～ 1/4梁跨范圍內；2）墻體配筋按照細而密的原則進行設計，減輕裂縫開展；3）選用水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥；4）嚴格控制水灰比及砂石級配；5）做好混凝土的養護。