高之輝 曹 禾

(1．中國城市建設(shè)研究院，北京 100120;2．中國建筑設(shè)計研究院，北京 100044)

1 工程概況

北京立水橋奧北商務(wù)中心位于北京市朝陽區(qū)立水橋，為商業(yè)辦公樓及配套服務(wù)用房，由地下兩層車庫和局部地上2層辦公樓組成。地下2層層高6．4 m，地下1層層高分別為6．45 m(有上部結(jié)構(gòu)處)、3．85 m(無上部結(jié)構(gòu)，有覆土3 m)，地上兩層層高分別為6 m，5．6 m。地下部分結(jié)構(gòu)平面東西向長約160 m，南北向?qū)捈s76．5 m，地上部分結(jié)構(gòu)平面東西向長約87 m，南北向?qū)捈s31 m。地下2層戰(zhàn)時供人防使用，人防等級為6級。

工程抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計地震基本加速度為0．2g，設(shè)計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅲ類，特征周期為0．45 s。風(fēng)荷載按50年一遇取為0．45 kN/m2。

2 地上結(jié)構(gòu)選型

結(jié)構(gòu)雙方向柱距主要為8 m×8 m。地上房間的使用功能主要為辦公，活荷載不是很大。由于結(jié)構(gòu)高度不大，地震作用不控制，地上結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載作用。為提高結(jié)構(gòu)形式的合理性和經(jīng)濟(jì)性，地上的混凝土框架進(jìn)行多次優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計方案如下:

1)經(jīng)過反復(fù)比較，采用兩道與X方向平行的次梁方案，該方案的優(yōu)點:a．樓板的計算跨度小樓板可以做到很薄，樓板取100 mm厚，樓板配筋量小只需構(gòu)造配筋即可;b．樓板荷載通過次梁傳至兩側(cè)主梁跨度的三分點上而不是像十字形布置次梁那樣次梁集中荷載直接作用在跨中，對減小Y向主梁截面較為有利。

2)由于梁端支座彎矩雖經(jīng)過調(diào)幅后仍大幅大于梁跨中彎矩，實際上主梁支座和跨中所需截面高度并不一致。因此框架Y向主梁支座處采用豎向加腋以減少配筋且大幅提高其承載能力。雖然兩方向主梁所需截面不同，一個方向為400 mm×650 mm(跨中截面，支座處豎向加腋)，另一個方向為250 mm×550 mm，但仍可以滿足本工程建筑凈空的要求，而且有利于設(shè)備管線沿Y方向布置。懸挑梁采用楔形變截面梁以減輕自重。

這樣就使得整體結(jié)構(gòu)混凝土和鋼筋用量減至極低，且承載能力并不降低。

截面布置見圖1。

圖1 地上結(jié)構(gòu)截面布置圖

3 地下室結(jié)構(gòu)選型

地下室梁板體系的選型與地上部分梁板體系的選型不同。地下室由于局部存在鍋爐房夾層、機械停車、設(shè)備管線都需要一定的空間高度，而鄰近建筑物又不允許地下室埋置深度加深，建筑層高受限，這樣采用與地上結(jié)構(gòu)相同的梁板體系勢必導(dǎo)致建筑凈空不足。為此基礎(chǔ)底板、地下2層頂板、地下1層頂板局部(有覆土且行駛消防車處)均采用無梁樓蓋。

地下室柱網(wǎng)大部分為8 m×8 m跨，基礎(chǔ)底板計算厚度為650 mm(地面行駛消防車處)和550 mm兩種。地下室底板采用上柱帽，柱帽水平尺寸取2．7 m×2．7 m計算，柱帽厚度為600 mm(地面行駛消防車處)和450 mm。基礎(chǔ)底板采用上柱帽與采用下柱帽相比有以下優(yōu)點:

1)達(dá)到相同的抗沖切效果所需的混凝土材料較少。2)基礎(chǔ)底板底面為一平面，防水做法簡單，施工方便。3)如采用下柱帽，則筏板的下筋貫穿柱帽截面高度的中上部，支座負(fù)彎矩主要靠柱帽底部的附加筋來承擔(dān)，筏板下部貫通筋利用效率低。4)上柱帽之間填土可以增加結(jié)構(gòu)自重，抵消部分水浮力。

基礎(chǔ)底板模板見圖2。

圖2 基礎(chǔ)底板模板平面圖

整個建筑物外形極為不規(guī)則，給無梁樓蓋的設(shè)計計算增加了難度。經(jīng)反復(fù)調(diào)整計算，地下室2層頂板計算厚度取為450 mm和550 mm(地下1層設(shè)置消防水池處)兩種，水平尺寸與基礎(chǔ)底板相同，柱帽厚為300 mm和500 mm(地下1層設(shè)置消防水池處)。地下1層頂板上有3 m深覆土并且地面行駛消防車處，頂板為無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，樓蓋計算厚度為600 mm，柱帽高450 mm;其余頂板為梁板式結(jié)構(gòu)。

地下室擋土外墻受水壓力和土壓力雙重作用，計算需要的厚度較大，為了節(jié)省造價且受力更合理，擋土外墻采用楔形截面，從下往上逐漸變薄。擋墻剖面如圖3所示。

圖3 擋墻剖面圖

基礎(chǔ)埋深較深，底板底標(biāo)高－14．700，而抗浮水位又比較高，只低于自然地面3 m(室內(nèi)外高差0．3 m)，建筑物整體自重較輕，故主要采用基礎(chǔ)底板下滿布抗拔樁來達(dá)到整體結(jié)構(gòu)抵抗水浮力的目標(biāo)。

具體實施如下:

1)結(jié)構(gòu)整體采用中國建筑科學(xué)研究院PKPM軟件計算。PM導(dǎo)算結(jié)構(gòu)總重量G恒=275 768 kN，結(jié)構(gòu)底面積A=5 675 m2，上部結(jié)構(gòu)傳至基底的面荷載Q1=48．6 kN/m2;基礎(chǔ)底板+柱帽覆土傳至基底的面荷載Q2=43．15 kN/m2;總的基底面荷載設(shè)計值Q=(Q1+Q2)×0．9=82．6 kN/m2?？垢∷凰×υO(shè)計值 Q水=108．56 kN/m2?？拱螛缎枰挚沟乃×Ζ=30 kN/m2?？拱螛兜挚股习瘟χ饕揽繕杜c樁周圍土的摩擦力，為了更好地利用這一點，應(yīng)取小直徑鉆孔灌注樁，樁間距取1．5 m較合適，算得單樁承載力特征值F=70 kN。樁直徑的取值也是經(jīng)過一番比較和優(yōu)化得出的，總的說來，小直徑樁單位材料所達(dá)成的抗拔力效率高，而直徑太小容易造成斷樁，直徑太大利用率又降低，故取樁直徑D=400 mm。依據(jù)JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范計算得樁長L=5．1 m，構(gòu)造配筋即可。這樣，因為樁長和樁直徑均較小，最終達(dá)成受力充分合理和減少造價的目的，受到建設(shè)單位的一致好評。

2)擋土外墻受到的土壓力和水壓力都較大，地下2層擋墻沿高度受到的水平矩形線荷載最大達(dá)140 kN/m，水平三角形線荷載達(dá)126 kN/m;地下1層擋墻沿高度受到的水平矩形線荷載最大達(dá)54 kN/m，水平三角形線荷載達(dá)103 kN/m，這樣就需要墻厚達(dá)600 mm。為了使受力達(dá)到最優(yōu)化，擋墻截面選用楔形截面，從下往上逐漸變薄，最厚處600 mm，最薄處300 mm，考慮了彎矩包絡(luò)圖的形狀。

［1］GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范［S］．

［2］GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］．

［3］JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］．