陽泉煤業（集團）新景礦安全培訓大樓設計

耿道全

摘要：陽泉煤業（集團）新景礦安全培訓大樓面積11366.0平方米，高47.0m，地下1層，地上12層，框架—剪力墻結構。考慮業主后期加固加層的要求，在結構體系、整體指標控制、基礎設計、構件配筋等方面，在滿足規范要求的前提下，均略有富裕。

關鍵詞：框架—剪力墻結構;結構體系;整體性能指標;構件配筋

中圖分類號：TU973

文獻標識碼：A

文章編號：1674—3024（2019）06—0188—02

1 工程概況

陽泉煤業（集團）新景礦安全培訓大樓面積11366.0平方米，高47.0m，地下1層，地上12層，框架—剪力墻結構。位于陽泉市礦區（設防烈度為7度，設防地震加速度0.10g，第二組），距離陽煤集團總部10公里，距離陽煤一礦、二礦、五礦、大陽泉礦、西上莊礦都在10公里之內，擬建成集團公司的安全培訓基地，業主要求考慮加層增高的可能性，所以沒有采用框架結構，而采用了框架—剪力墻結構。安全培訓大樓長64.0m，寬14.8m，內走廊雙面布置，橫向三排柱，縱向柱距8.1m（局部7.5m），中部設置0.8m寬后澆帶一道。

2 結構體系

本工程為框架—剪力墻結構。

規定水平力作用下，本工程底層框架部分承受傾覆力矩占總傾覆力矩18.2%，到12層均勻增加到32.4%。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（以下簡稱《高規》），按規定水平力作用下結構底層框架部分承受的地震傾覆力矩與結構總地震傾覆力矩的比值，確定相應的設計方法。本工程，結構框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的10%但不大于50%時，按框架—剪力墻結構進行設計。對于底層框架部分承受總剪力不足20%，根據《高規》8.1.4條調整：框架—剪力墻結構各層框架所承擔的地震剪力不應小于結構底部總剪力20%和框架部分地震剪力最大值的1.5倍二者較小值。

3 總體性能指標

本工程整體性能指標均滿足規范要求，包括：周期比、位移比、樓層質量比、側向剛度比、剪重比、層間位移角、剛重比。

安全培訓大樓高度為48.0m，不超過60m，按50年一遇基本風壓0.40kN/m2確定風荷載，符合《高規》4.2.2條規定。

本工程共考慮15個振型，X、Y方向質量參與系數分別達到97.56%、98.17%，均超過90%，滿足規范要求。

（1）?周期比：第一振型Y方向周期1.5229s，Y向側震成分93%，X方向周期1.3123s，X向側震成分87%;扭轉周期1.0955s，扭轉成分89%;周期比為1.0955/1.5229=0.72<0.9，符合《高規》3.4.5條規定;

（2）?扭轉位移比：在規定水平力作用下，本工程樓層豎向構件的最大彈性水平位移與樓層平均位移最大比值出現在2層Y方向，為1.28≤1.5，滿足《建筑抗震設計規范》（以下簡稱《抗規》）3.4.3條1款規定。

（3）?結構質量比：本工程樓層質量沿高度分布均勻2—12層樓層質量均在14900KN—16100KN之間且從下到上依次變小，上層質量與相鄰下層質量之比≤1.5，滿足《高規》3.5.6條規定。

（4）?側向剛度比：本工程嵌固端在基礎，本層與相鄰上層側向剛度比值均不小于0.9，其中，一層4.2m，底層（地下一層）高6.65m>1.5*4.2m，地下一層與一層側向剛度比值不小于1.1，滿足《高規》3.5.2條2款;本層側向剛度均大于相鄰上層70%且大于相鄰三層平均值的80%，滿足《抗規》3.4.3條2款要求。

（5）?樓層受剪承載力：本工程比值最小的出現在第4層，Y方向受剪承載力為33195kN，第5層為32029kN，比值為1.04，大于規范要求的0.8，滿足《高規》3.5.3條對A級高層建筑的規定。

（6）?剪重比：根據《建筑抗震設計規范》5.1.4條規定，7度（0.10g）設防地區，水平地震影響系數最大值為0.08，剪重比不應小于1.60%。本工程X、Y方向均滿足要求，詳見下圖。

（7）?層間位移角。按彈性方法計算的風荷載或多遇地震標準值作用下，本工程樓層層間最大水平位移與層高之比發生在Y方向8層，△u/h=1/1307≤1/800，滿足《高規》3.73條的規定。本工程小于150米，可以不執行《高規》3.7.6條關于舒適度的規定。

（8）?剛重比：本工程Y方向在風荷載作用下EJD/GH2=6.16≥2.7，在地震作用下EJD/GH2=6.13大于等于2.7，滿足《高規》5.4.1條不考慮重力二階效應的規定，穩定性滿足要求。

4 地基基礎

安全培訓大樓基礎為梁板式筏板基礎，持力層為卵石，該層分布穩定，承載力特征值為350kPa，其J軸線與浴室共用，浴室是五層框架結構，采用柱下條形基礎，培訓大樓采用筏板基礎，伸縮縫隔開，基礎相連，計算時，培訓大樓模型考慮浴室三跨，從計算結果來看，影響不大。

基礎梁寬出框架柱50mm，筏板最小配筋率以0.15%控制，符合《建筑地基基礎設計規范》8.2.1條規定。

5 構件配筋

考慮業主以后加固加層的要求，在按規范計算調整內力配筋之后，對柱鋼筋放大5%，墻、梁、板鋼筋均按計算配筋。

5.1 剪力墻

底部加強部位取底部兩層和結構總高1/10的較大值，本工程為二層（標高8.05米）以下，抗震等級為二級，局部（四處）軸壓比>0.3，采用約束邊緣構件，其余為構造邊緣構件，陰影區范圍，縱筋，箍筋均滿足《高規》6.4.5條規定。

5.2 框架

抗震等級為三級，計算程序按抗震等級對除頂層外的梁柱節點處的柱端彎矩放大10%，角柱在此基礎上再放大10%;框架梁端剪力放大10%，符合《高規》6.2.1條、6.2.4條、6.2.5條的要求。框架柱縱筋、箍筋的直徑、間距均滿足《高規》規定。對局部層間設梁（比如地下一層與車庫相接）的柱，除了通過計算，還采取了縱筋放大5%，箍筋全高加密的措施。屋面框架端節點執行了《混凝土結構設計規范》9.3.8條規定，控制配筋面積，防止節點核芯區斜壓破壞。節點區受力鋼筋錨固均符合《高規》6.5節規定。

5.3 次梁和樓板

本工程中，與框架梁正交的梁均按次梁節點配筋，計算模型中設置為鉸接，與柱、剪力墻正交的梁均按框架梁節點配筋。屋面板均雙層雙向配筋，防止溫度收縮應力導致裂縫，其余均符合《混凝土結構設計規范》9.1節、9.2節相關規定。

6 其他

本工程設計過程中，在符合規范要求的前提下，充分滿足業主需求，最大限度利用空間，同時與周邊舊建筑在功能上完美銜接，結構上做到安全、經濟，采用高強度鋼筋和混凝土，節約鋼材和混凝土。竣工至今，多次獲得業主好評，本設計先后獲得山西勘察設計協會頒發的2017年度全省優秀建筑設計三等獎，中國煤炭建設協會頒發的煤炭行業（部級）第十七屆優秀工程設計獎三等獎。

參考文獻：

[1]萬本利.深基坑支護止水設計探討[J].山西建筑，2009（19）.