玉樹聯通綜合樓結構設計探討

馮 建 剛

(陜西通信規劃設計研究院有限公司,陜西 西安 710065)

玉樹聯通綜合樓結構設計探討

馮 建 剛

(陜西通信規劃設計研究院有限公司,陜西 西安 710065)

以青海玉樹聯通綜合樓的結構設計為例，從基礎埋深較大、機房活荷載標準值高、屋頂安裝鐵塔等方面，分析了玉樹聯通綜合樓設計過程中出現的問題，并提出了針對性的解決措施，總結了其結構設計中的注意事項，以供參考。

結構設計，基礎埋深，活荷載標準值

青海玉樹聯通綜合樓總建筑面積4 648.74 m2，地下局部1層為出線間及消防水泵房，地上4層,室內外高差0.6 m，1層為營業廳、回遷安置商鋪、柴油發電機機房等設備用房，層高4.2 m；2層，3層為辦公、會議室，層高3.5 m；4層為通信機房，層高4.2 m。結構形式選用鋼筋混凝土現澆框架結構，設計建筑高度16 m。綜合樓平面設計基本呈“L”形，通過設置伸縮縫(兼抗震縫)分成兩個垂直的“一”字形。作為坐落在藏區的通信樓，本工程的特點是既要能滿足通信工藝的要求，同時建筑造型設計也要明顯的突出康巴地域風貌，具有鮮明的藏式風格。建筑效果圖見圖1。

建筑結構形式選用鋼筋混凝土現澆框架結構，設計使用年限50年，建筑結構的安全等級為二級。根據GB 50011—2010建筑抗震設計規范[1]，玉樹縣抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第三組，設計基本地震加速度0.15g；根據地勘報告[2]，建筑場地類別Ⅱ類，場地特征周期為0.45 s。根據GB 50223—2008建筑抗震設防分類標準[3]，通信綜合樓建筑抗震設防類別為重點設防類，地震作用應按本地區設防烈度計算，抗震構造措施按本地區設防烈度提高1度采取抗震措施，框架結構抗震等級為二級。設計單位為陜西通信規劃設計研究院有限公司，結構計算軟件為PKPM結構計算軟件系列SATWE(2010版)。現對結構設計過程中的4個問題總結如下。

1 基礎埋深較大時地下框架柱的設計

本工程首層建筑層高4.20 m，室內外最大高差0.6 m，兩處局部地下室的電纜進線室層高3.2 m，消防水池與水泵房層高4.6 m，加之場地土層分布極不平整，地勘報告要求基礎埋置深度宜在同一水平[2]，基礎持力層為圓礫層，這使得基礎的埋深較大，導致首層計算層高過大，引起設計困難。

施工圖設計時，經綜合比較，決定在首層地面設置拉梁，結構采用包絡設計原則[4]，先取地下層為一個結構樓層，在SATWE計算中填地下室層數為1，結構嵌固部位取基礎頂，計算的結果用于地下柱、首層拉梁的結構設計(首層拉梁應滿足拉梁和框架梁的受力要求且符合框架梁構造要求)和判別結構彈性層間位移角；然后進行第二次計算，取嵌固部位在首層拉梁頂處，計算結果用于首層柱的強柱根設計。兩次計算后，首層柱按兩次計算值較大者配筋，地下柱截面每側配筋除滿足計算要求外還不應小于首層柱對應每側配筋的1.1倍，也就是說，基礎頂面和首層拉梁頂都是上部結構的強柱根區域，均應采取相應的構造措施。

因首層地面不具備設置鋼筋混凝土地坪板的條件，不符合剛性樓板假定，梁柱配筋計算時，應采用彈性板假定進行復核。

2 通信機房的活荷載標準值取值

通信綜合樓中的通信機房部分，其活荷載標準值與一般民用建筑相比要大很多；同時在實際設計中為了便于今后機房的設備能夠靈活布置，工藝要求同層按照活荷載標準值最大的部分取值，這樣導致了其地震作用的增大，同時對基礎及地基的影響也大。按照設計流程，機房的活荷載取值一般由工藝專業給結構專業提資；同時由于機房設備是建筑建成后逐步布置的，具有一定的不確定性，所以工藝專業的提資一般也是按照《電信專用房屋設計規范》的要求提出。對比YD 5003—1994電信專用房屋設計規范[5]和YD 5003—2010[6]的機房活荷載取值可以發現：新規范對板面活荷載標準值不再同老規范一樣按板跨和次梁間距分別對待，而是統一取高值；組合值系數由0.7變為0.9；而且老規范取值表所列荷載明確說明“適用于按單向板配筋的現澆板及板跨方向與機架排列方向(荷載作用面的長邊)相垂直的預制板等樓面結構，按雙向板配筋的現澆板亦可參照使用”，新規范中則無此說明。在通信設備趨于輕巧的情況下，可以判斷，新規范在荷載的取值方面要比老規范保守，這無疑使得結構成本有所增加，同時使得結構設計(尤其是板和次梁)在計算方面更為不易。因此，在通信樓的結構設計時，結構專業應與工藝專業充分溝通，對機房的活荷載根據機房的重要性和作用按實際情況取值，降低工程綜合造價。

3 屋面通信鐵塔的考慮

作為通信建筑，樓頂安裝的通信鐵塔也是作為通信建筑區別于其他建筑的明顯標志。樓頂通信鐵塔一般選取樓房的四個框架柱作為塔基。按照YD 5003—2010電信專用房屋設計規范的要求，“在結構計算中應考慮鐵塔與建筑結構的相互作用，并采取必要措施保證建筑結構的安全使用。應使鋼塔的自振周期避開主體結構的前三階自振周期并綜合考慮鐵塔與主體結構共同工作時的地震影響”。

按照目前我國對設計資質的規定，樓房由建筑設計單位完成，而通信鐵塔的設計由具備通信行業通信鐵塔專項設計資質的單位完成；即使在以通信設計為主的綜合類設計院，建筑和通信鐵塔設計亦是分為不同的部門；這種狀況就注定了通信樓和屋頂的鐵塔設計必須是建筑結構專業和鐵塔設計專業配合完成。

具體設計過程中，結構專業先對整體結構進行計算，給鐵塔專業提資，內容為主體結構的前三階自振周期和作為鐵塔基礎的四個框架柱的柱中心距(不是軸線距離)；鐵塔專業進行鐵塔設計計算后向結構專業提資，然后結構專業進行重新核算。

根據本工程及筆者以往進行通信樓結構設計的經驗，鐵塔專業一般會向結構專業提出單個塔腳的最大壓力、最大拔力和最大水平力以及安裝鐵塔的預埋件圖；提資給出的塔腳受力是三個力而并非是一組力，這與我們以往結構計算中的受力按組出現的狀況是不一致的，而且單個塔腳在極限狀態下受壓或者受拔是不確定的，因此樓房結構設計中一般對這三個力按照最大壓力—最大水平力、最大拔力—最大水平力組合后施加在單個塔腳框架柱上對其進行設計；同時由于現行主流結構計算軟件尚不能對樓房和樓頂鐵塔的共同作用進行協同計算，因此樓頂鐵塔作為非結構構件，其地震作用的考慮應著重于概念設計，以構造措施為主，按工程經驗對其進行簡化處理。

4 復雜鋼筋混凝土藏式造型因施工水平不能實現的問題

玉樹聯通綜合樓位于藏區，在方案設計階段玉樹州民族委員會多次要求其立面造型應具有鮮明的藏式風格；施工圖設計時建設單位要求除外墻窗套和個別線腳外全部采用鋼筋混凝土造型。設計過程中，由于立面造型在細節上較為多變，詳圖較多；但主體封頂后根據主體驗收的情況看，由于受施工水平影響，很多地方的鋼筋混凝土造型并未按圖施工，只能二次裝修時進行處理。因此可獲得一些經驗：在偏遠地區做設計時，應充分考慮施工單位的施工水平，設計時應把易于施工作為一些重要條件來考慮。

玉樹聯通綜合樓于2012年3月完成施工圖設計并通過青海省施工圖技術審查，2012年9月主體驗收合格，2013年5月竣工驗收并投入使用至今，主體結構完好，滿足設計預期效果。

[1] GB 50011—2010,建筑抗震設計規范[S].

[2] 青海省建筑建材科學研究開發咨詢公司.中國聯通玉樹分公司辦公樓巖土工程勘察報告(詳勘)[R].2011.

[3] GB 50223—2008,建筑抗震設防分類標準[S].

[4] 朱炳寅.建筑結構設計問答及分析[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.

[5] YD/T 5003—1994，電信專用房屋設計規范[S].

[6] YD/T 5003—2010,電信專用房屋設計規范[S].

Discussion on structural design for comprehensive buildings of China Unicom in Yushu City

Feng Jiangang

(ShannxiCommunicationPlanningandDesignInstituteCo.,Ltd,Xi’an710065,China)

Taking the structural design of comprehensive buildings of China Unicom in Yushu City of Qinghai Province as the example, the paper analyzes the problems in the design for the comprehensive buildings of Unicom in Yushu from the deeper foundation burial, high standard value for the live load of machine rooms, and installation of iron tower on roofs, points out solutions respectively, and sums up the precautions in the structural design, so as to provide some reference.

structural design, foundation burial depth, standard value for live load

1009-6825(2017)22-0029-02

2017-05-22

馮建剛(1979- )，男，工程師

TU318

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