結構設計初步探討

黃飛鵬

摘 要：近年來，隨著我國建筑業的迅速發展，建筑結構難度亦隨之不斷增加，建筑類型與功能愈來愈復雜，結構體系更加多樣化，因而對建筑結構設計要求越來越高。文章對廣州萬達廣場項目B區的結構設計進行初步探討，說明結構設計的重要性。

關鍵詞：結構設計；標準；混凝土；抗震；剛度

中圖分類號：TU247 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0108-02

1 工程概況

擬建的廣州白云新城廣州萬達廣場項目位于廣州市白云區，舊白云機場范圍內。其B區總建筑面積約22萬平方米，規劃為綜合商業購物娛樂用地。地上部分最高為六層，兩層地下室（西側公寓式辦公樓大部份區域無地下室）。地面由百貨樓、娛樂樓、酒樓、商鋪、步行街及公寓式寫字樓等建筑物組成；地下室主要功能為平時車庫和設備用房、超市。

2 結構設計

2.1 結構設計標準

2.1.1 本工程各部位混凝土強度等級取值范圍、環境類別及環境作用等級參考表1。

2.1.2 一般構件的撓度控制值：（1）[f]=L0/200，當L0<7m；（2）[f]=L0/250，當7m≤L0≤9m；（3）[f]=L0/300，當L0>9m。

2.1.3 裂縫寬度控制標準參考表2。

根據廣東省標準《建筑地基基礎設計規范》DBJ15-31-2003并結合場區實際（東側有小河，整地塊地面坡度較大）為地下水結構設計防水位，分區域取建筑物的室外路面標高。

2.2 結構體系與形式

本工程結構采用鋼筋混凝土框架結構體系，其樓面采用普通鋼筋混凝土梁樓蓋。基本板厚110mm，梁基本截面其中框架梁300×700，其余250×550，基本柱截面800×800。

2.3 抗震措施

本工程的鋼筋混凝土框架的抗震等級參考表3，主要柱網尺寸為8.4m×8.4m，8.4m×7.0m，8.4m×9.0m等。由于建筑功能的要求，各層平面均出現了不同程度的開洞現象（主商業區開洞率約14%），對結構抗震不利，因此設計時須加強孔洞邊的梁板柱截面及配筋，增強其抗剪、受拉、抗震能力；影院區域局部有夾層使樓板局部不連續，該區域的樓板應采取加強措施，板厚為150mm，鋼筋雙層雙向拉通設置；局部抽柱形成屋面大跨度梁，采取單向密肋梁布置及雙向肋型梁布置；商業主入口及建筑平面大空間需要在首層以上局部抽柱，需設置轉換柱以減小梁（懸臂梁）跨度，轉換梁加強截面及配筋，增強其抗震能力，轉換梁附近樓板加強厚度及配筋。對局部梁（懸臂梁）截面受限制處擬采用預應力梁，解決梁裂縫及撓度問題。

2.4 結構材料

2.4.1 鋼材。熱軋鋼筋：HPB235鋼筋，fy=210N/mm2；HRB335鋼筋，fy=300N/mm2；HRB400鋼筋，fy=360N/mm2。框架梁、柱縱筋優先采用機械連接接頭。

2.4.2 各部位混凝土強度等級參考表4。

2.4.3 混凝土的抗滲等級。地下一層側壁、室外部分地下室頂板、屋面板混凝土抗滲等級為P6；地下二層側壁、地下室底板混凝土抗滲等級為P8。

2.4.4 墻體材料的選用。采用輕質墻體材料，墻體干容重不大于10kN/m3，強度等級不低于MU5，采用M5混合砂漿砌筑。

2.5 基礎形式

2.5.1 根據《廣州白云新城萬達廣場巖土工程勘察報告》及由業主組織的并經專家論證的基礎方案，本工程主要采用靜壓預應力管樁基礎，樁端持力層選在中風化巖或微風化巖。靜壓預應力管樁基礎選用PHC400AB型樁（配置H2型樁尖），外徑400mm，壁厚95mm，單樁豎向承載力特征值為800kN。經與地保辦協商，為有效減少擠土效應對附近地鐵的不利影響，距地鐵墻趾外邊線20m范圍內的基樁采用引孔法壓樁，引孔直徑為300mm，引孔深度不小于地鐵隧道底面標高以下2m。

2.5.2 部分區域因受阻于基坑支護錨桿，采用600徑鉆（旋挖）孔灌注樁，單樁豎向承載力特征值為1000kN，樁端持力層選在中風化巖或微風化巖下300。

2.5.3 由于本場區為巖溶區域，地質復雜，除單樁豎向承載力特征值取較低值外，視樁施工資料及現場反饋，對樁底持力層有疑問及發現土洞的位置擬作灌漿處理。

3 結構剛度

在建筑結構設計中，除了參考現行的規范《建筑混凝土結構技術規程》外，還要對地方規范進行深入地學習，充分參考地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定，重視工程的結構剛度設計。

（1）為保證建筑結構具有必要的剛度，應對其層間位移加以控制。這個控制實際上是對構件截面大小、剛度大小的一個相對指標。大多數工程實踐證明，建在較硬場地上的建筑可以按變形控制，以柔克剛，既安全又經濟。建筑的抗側剛度對結構的抗震性有很大的影響，本工程由于土質較好，基巖埋深也普遍較淺，且建筑多采用樁基礎，有一至二層的地下室，持力層坐落在中、微風化巖層或者中硬場地土層，地基的特征周期值較小，在此條件下，建筑的抗側高度一般可以設計得柔些，參考規程相關規定以結構的極限變形能力作為控制值。在滿足變形限值的前提下，結構剛度盡可能設計得小些，這樣既降低了地震作用，也使場地與建筑物發生共振的可能性減小，而且也達到了經濟目的。

（2） 在建筑的基礎設計中，為了確保工程結構剛度，還應綜合考慮建筑場地的地質狀況及水位、上部結構類型、使用功能、施工條件以及相鄰建筑的相互影響，以保證建筑物不致發生過量沉降或傾斜，同時還應注意了解相鄰地下構筑物及各類地下實施的位置和標高，以保證基礎的安全和確保施工中不發生問題。

4 結束語

建筑結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程。在此過程中，任何遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜，使設計結果存在不安全因素。因此，在每個過程都應該進行認真反復分析和計算，并且要不斷地優化設計，最終達到滿意的結果。

參考文獻：

[1]GB50153-2008.工程結構可靠性設計統一標準[S].

[2]GB50009-2001.建筑結構荷載規范[S].

[3]GB50010-2002.混凝土結構設計規范[S].