昆明某項目配建小學結構設計

李躍華 徐國芳 李進榮

(昆明理工泛亞設計集團有限公司，云南 昆明 650041)

1 工程概況

本項目位于昆明市五華區，為某樓盤代建小學項目。項目由教學主樓，風雨操場，階梯教室三個結構單體組成。教學主樓1層～4層為教室、教師辦公室，平面右下角為行政辦公室、會議接待室。房屋建筑高度為17.20 m，層高為4.5 m+3.9 m+3.9 m+3.9 m。項目局部設地下1層停車庫。教學主樓采用鋼筋混凝土框架—剪力墻結構，其余單體采用框架結構。采用鋼筋混凝土現澆樓蓋。本項目教學主樓采用隔震設計，隔震墊設于-2.20 m標高；基礎采用靜壓預應力管樁基礎，樁型為PHC500-AB(100),樁長為24 m～30 m，建筑剖面圖如圖1所示，項目鳥瞰圖如圖2所示。

2 上部結構設計

2.1 結構布置

教學主樓采用帶隔震的框架剪力墻結構，由于考慮立面及建筑功能需要，未能設抗震縫，形成一個長174 m，寬108 m單體結構,結構平面呈分叉型。主要框架柱斷面為600×600，框架梁斷面為300×800，剪力墻厚為250 mm。豎向構件混凝土強度等級為C40～C35，梁板為C35～C30，隔震墊采用LNR600-Ⅱ～LNR800-Ⅱ，LRB600-Ⅱ～LRB800-Ⅱ。各層平面如圖3～圖7所示。

2.2 整體和局部計算分析

本工程結構整體計算采用YJK1.9.3軟件，隔震分析采用Etabs軟件進行分析計算。

針對教學主樓形體復雜，在整體考慮建筑位移角、位移比及規定水平力下框架柱地震傾覆力矩均滿足規范要求前提下，對整個建筑分塊計算，使各分塊位移角、位移比及規定水平力下框架柱地震傾覆力矩也同時滿足規范要求，并對梁、柱、墻身承載力設計考慮整體與分塊包絡設計。分區如圖8所示。

2.3 薄弱部位及關鍵構件設計

由于建筑平面不規則且局部位置由于建筑功能限制，存在以下薄弱部位：

1)中間連廊連接各個教室分肢，連廊樓板的完整性是整個結構單體成立的關鍵所在，故對連廊位置樓板進行設防地震和罕遇地震的樓板應力分析，并對中間連廊區域樓板按如下性能目標設計：a.設防地震下，樓板拉應力小于Ftk；b.罕遇地震下，樓板拉力不大于鋼筋抗拉強度標準值×鋼筋面積，保證樓板不被拉斷。為滿足樓板性能化目標要求，加強樓板板厚為300 mm，樓板最小配筋率不小于0.3%。樓板應力分布如圖9，圖10所示。

從中震下樓板應力圖可以看出，除柱子周邊樓板外，中震下大部分樓板拉應力均小于其混凝土抗拉強度標準值，對柱子周邊樓板應力超過混凝土抗拉強度標準值的位置附加鋼筋網片。

根據大震下樓板拉應力進行樓板配筋設計，要求樓板較窄處樓板拉力值不大于設置的鋼筋面積總和與鋼筋抗拉強度標準值的乘積值，保證樓板在大震下不被拉斷，能否形成一塊完整的樓板，使結構能成為一個整體，保證大震不倒的設防目標。

2)連廊位置為單跨結構，存在躍層柱，在對樓板加強的同時，要求中震下躍層柱、連廊框架柱滿足抗剪抗彎彈性，框架梁不屈服，連廊部位框架梁柱抗震等級提高為一級，提高連廊框架的抗震承載力。

3)教學主樓隔震層地庫部分層高為3.6 m，其余層高為2.2 m，隔震層支墩處在不同標高，為減小不等高隔震支墩帶來的不利影響，采取以下措施：a.調整隔震層上支墩高度盡量一致；b.在支墩高度變化處框架梁設置加腋；c.在隔震層高側設置300厚底板，進行加腋，保證基礎水平地震力能有效傳遞至周邊基礎，如圖11所示。

2.4 超長結構設計

教學主樓結構體型復雜，全長為174 m，超出規范規定最大間距 5 m的要求較多。建筑功能要求不允許留設永久性伸縮縫，為實現上述建筑功能，結構設計采用一些必要的技術措施，取消永久性伸縮縫。

1)采用增配構造鋼筋的措施,加強樓板，框架梁貫通筋設置，連廊位置樓板配筋按0.3%設置。

2)采用低收縮混凝土材料，采取跳倉澆筑、控制縫等施工方法，并加強施工養護。

3)設置后澆帶，后澆帶鋼筋采用100%搭接，后澆帶混凝土強度等級比兩側混凝土提高一級。

4)考慮溫度應力的影響,對全樓樓板進行溫度應力分析。分析模型考慮隔震支座的實際側向剛度。分析工況考慮升溫20 ℃和降溫20 ℃兩個工況，如圖12,圖13所示。

由分析結果可知，樓板拉應力較大區域在連廊位置，樓板有效寬度較小的區域，拉應力超過混凝土抗拉強度標準值，設計時在樓板應力較大區域雙層雙向樓板配筋，配筋面積按樓板拉力總和確定。陰陽角位置設置鋼筋網片，梁柱配筋考慮溫度應力。

3 結語

本項目為重點設防類建筑，教學主樓存在平面不規則和結構超長等不利因素：

1)對教學主樓在整體計算各項指標滿足規范的前提下，同時對分塊計算，使各分塊位移、位移比及框架柱、短肢墻地震傾覆力矩也同時滿足規范要求，并對梁、柱、墻考慮整體與分塊模型包絡設計，使各分肢整體和局部均有較好的抗震及塑性變形能力。

2)對教學主樓連廊單跨框架按框架柱中震彈性，框架梁中震不屈服設計，使結構的薄弱部位具有較強的抗震能力。中間連廊是整個結構體系成立的關鍵，通過對此位置的加強，提高整個結構的抗震能力。

3)對連廊樓板進行溫度，中震，大震下的樓板應力分析，樓板厚度滿足各階段的樓板應力控制指標，對樓板按樓板應力分析結果進行配筋設計，確保樓板中震下不被拉裂，大震下不被拉斷，保證整個結構體系成立。