宜春市潤達國際廣場結構設計與分析

王生

（上海市建工設計研究總院有限公司，上海200235）

1 工程概況

宜春市袁州區黃頗路片區棚戶區改造項目,位于官圳路以西，南至宜春職業技術學院，西至昌黎路，北至鼓樓西路。建筑總面積為213558.5m2。地下1 層建筑面積為54211.3m2。地上部分為多棟單體組成，D9#樓（購物中心）為其中一棟商業綜合體，地上部分由零售、超市、餐飲，酒店，影院等組成，地下部分功能主要是停車場及一些設備用房。建筑2 層平面布置見圖1。

結構形式為框架結構，結構地下室1 層，層高6.0m；地上7 層，建筑高度40.7m。建筑結構安全等級為一級，結構重要性系數1.1 。本工程抗震設防烈度6 度，設計基本地震加速度0.05g，水平地震影響系數最大值多遇地震0.04 ，罕遇地震0.28，場地類別Ⅱ類，設計地震分組第一組，特征周期值0.35s。本工程抗震設防為重點設防（乙）類，按6 度進行抗震計算，按7 度要求采取抗震措施。地基基礎設計等級甲級，建筑樁基設計等級甲級[1]。

圖1 建筑2 層平面布置圖

2 基礎設計

本工程采用樁筏基礎，持力層巖石飽和單軸抗壓強度標準值frk=25MPa，采用單柱單樁，樁進入⑤中風化灰巖。場地內自上而下揭露的地層為①層雜填土、②粉質黏土、③粉質黏土、④粉質黏土、⑤中風化灰巖。⑤中風化灰巖層場地連續分布，飽和單軸抗壓強度標準值為25MPa，屬較硬巖類，巖體基本質量等級為Ⅳ級，巖面起伏局部較大，可作為本工程建筑物樁基礎持力層。該場地地質條件復雜，巖溶強發育，巖溶發育特點主要為小型溶洞穴，局部發育大型巖溶洞穴，主要分布于場地內數個孔點，溶洞最大高度8.80m，最小高度0.50m，泥質充填，主要成分為粉質黏土，軟塑狀，含砂量30%～35%，局部含少量灰巖碎塊，塊徑1～3cm，含量約為15%～20%。

為了保證基礎的安全可靠，應在施工前做好每根樁的超前鉆探，檢驗孔底下5 倍樁身直徑或5m 深度范圍內的巖體性狀，確認其下無土洞、溶洞、破碎帶或軟弱夾層、隱伏溝槽的存在，且在樁體應力擴散范圍內無巖體臨空面的存在。巖溶的處理方法很多，例如，挖填或填充、灌漿、防滲墻等一系列措施。對于溶洞較大處的樁基位置，如果有需要還可進行設計調整，增加勘探孔點，采用兩樁承臺取代單樁承臺的做法，規避大溶洞，以減少施工難度，從而更好地保障樁基施工質量和樁基可靠性[2]。

場地西北角因巖層較深，勘探、施工無法滿足要求，這一塊區域無法采用嵌巖樁，設計調整為PHC 管樁。為了使兩塊區域基礎的差異沉降控制在規范允許的0.002L（L為相鄰基礎的中心距離）范圍內，采取了有關措施：（1）針對該區域沉降差問題，在地下室底板、頂板等采用灌水、堆沙等方法預壓，總預壓荷載不小于40kN/m2。使樁基提前沉降，減小沉降差；（2）加大摩擦樁與嵌巖樁之間的沉降后澆帶的寬度，盡可能推遲后澆帶封閉時間；（3）確保施工中的壓樁力不小于1400kN；（4）根據預壓后的沉降差調整樁剛度，重新計算配筋；（5）加強交界處地上結構梁配筋；（6）相鄰的第一排管樁內設嵌巖樁，嵌巖樁不伸入地梁內，與地梁保持間隙，預估20mm，具體以計算為準；（7）第一排嵌巖樁不能壓潰；（8）相鄰區域嵌巖樁的墊層、地梁、承臺、底板等予以加強。PHC 管樁布置示意圖見圖2。

3 上部結構計算分析

D9#樓上部結構平面布置比較復雜，平面造型中有2 個直徑18m 圓形開洞挑空造型，一個長軸長為38m、短軸長30m的橢圓開洞挑空造型，還有4 個不規則的小型開洞挑空造型。為了避免結構超限，通過合理設置結構縫的位置，把結構分成左右2 個單體，控制樓板開洞總面積不超過樓面面積的30%，且開洞中間的連通道最小寬度不小于5m。右側單體周期計算結果見表1。

圖2 PHC管樁布置示意圖

表1 右側單體周期計算結果

結構計算軟件采用的是建研院的PKPM 的SATWE 和PMSAP，通過分析結構布置相對不利的右側單體。右側單體計算時，取用了18 個計算振型數，X方向的有效質量系數是94.29%，Y方向的有效質量系數是95.27%，滿足規范要求。對于扭轉不規則，計算時計入扭轉耦聯影響，且控制扭轉位移比≤1.4，經過計算，結構偶然偏心的扭轉位移比為1.38，屬于扭轉不規則里的一項小超限。相鄰層受剪承載力變化大于80%，屬于承載力突變一項小超限。經整體判定，該單體共2項小超限，其他不規則類型均滿足規范要求[3]。

對樓板大開洞，局部不連續。主要采取以下措施：

1）本層樓板厚度適當增加，配筋雙層雙向，配筋率適當增強（≥0.25%），開洞挑空造型附近區域的板厚加厚到150mm，板配筋加強到φ10mm@100mm 雙層雙向拉通。

2）開洞周邊梁適當增加梁截面寬度，并適當加強配筋，全部增設抗扭鋼筋。

3）大開洞周圍樓板定義為彈性板6，并進行中震彈塑性分析，根據應力分析結果，對薄弱處區域樓板加強配筋。X向地震應力分析圖見圖3。

4 對超長結構的處理措施

圖3 X 向地震應力分析圖

地庫頂板東西向長297m，南北向長163m，因為受建筑造型和功能布置影響，很難通過結構縫分成多塊區域，所以大大超過規范要求，形成超長混凝土結構。如何去控制超長結構因混凝土收縮和溫度變形引起的裂縫問題，是很值得探索的問題。從設計和施工2 個方面去研究如何解決超長結構的裂縫問題[4]。

設計上對引起結構裂縫的主要原因進行分析研究，針對施工過程和使用階段考慮混凝土收縮和溫度變化產生的影響，確定溫度差值，并進行內力分析。根據分析結果采取以下措施：

1）加強地下室底板、頂板和地下室外墻的水平向配筋，加強超長部分樓、屋面的配筋，提高配筋率，以抵抗溫度作用產生的拉應力；沿水平構件長方向，布置連續的預應力，以提高水平軸向抗拉承載力和構件的抗裂性，起到一定的密閉裂縫的作用；地下室外墻采用預應力，避免正常使用階段裂縫的產生；柱子采用連續螺旋箍筋，形成三向受力的模式，以提高豎向構件抗變形能力和承載能力。

2）做好外墻、屋面的保溫隔熱措施，并采用建筑措施，降低溫差和結構溫度應力[5]。

3）采用低標號強度等級的混凝土，減少水化熱；采用較少水泥用量和水灰比，在混凝土中摻入聚丙烯增強纖維，在混凝土中形成均勻、密集分布的三維亂向搭接約束體系，加強混凝土材料介質的連續性和均質性，提高混凝土的阻裂能力，改善混凝土的脆性，降低混凝土表面裂縫。

4）地下室外墻水平筋外置，控制間距，迎水面≤100mm，內側≤150mm。盡量選用較細、較密的布置方式，且水平筋配筋率不小于0.5%。

5）外墻水平筋外置遇剪力墻暗柱內彎折處，保護層加厚，一定范圍內外貼鋼筋網。

6）合理設置施工后澆帶，并盡可能推遲后澆帶的封閉時間，盡量釋放混凝土早期收縮應力。建筑對施工后澆帶的位置及形狀都有嚴格的要求和限制，因此，在后澆帶設置不合理的位置還需要采取特殊的處理措施，從而更好地解決構件承載力問題。

7）嚴格控制合龍溫度，減小后期溫度應力。

超長混凝土結構的施工措施包括施工工藝和施工材料等方面。主要包括：（1）澆筑大體積混凝土時，為了降低混凝土水化熱，采用礦渣硅酸鹽水泥，或在大體積混凝土配合比中摻加粉煤灰和礦粉，降低水泥用量，降低水灰比。（2）配置混凝土所用的骨料，其質量除應符合現行國家標準外，粗骨料含泥量控制在1% ，細骨料含泥量控制在1% ～1.5% ，嚴格控制混凝土的塌落度。（3）為減小混凝土的收縮變形，從混凝土澆搗、初凝，即須進行妥善的保溫、保濕養護，控制拆模時間，盡早做好周邊土的回填，減少混凝土外露時間[6]。

5 結語

1）對于大開洞結構，需要采用多種軟件比較分析結構的應力分布特性，保證結構計算模型可靠。通過多遇地震和中震彈塑性分析，分析結構的薄弱部位，并對特殊部位和關鍵構件采取有效的針對性加強措施，從而保證結構安全可靠。

2）對超長結構的裂縫控制，通過采取適當的結構構造措施，從材料選擇、設計和施工多個角度去研究，能達到比較不錯的效果。

3）對于復雜地基的設計，應根據當地的成熟經驗，采取合理的處理措施，從而滿足地基承載力的要求和基礎安全。

D9#樓（購物中心）屬于黃坡路片區改造中一個大型商業綜合體，于2018 年圓滿竣工并投入使用，取得了不錯的經濟效益和社會效益。