張 錕

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

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談廣興國際辦公樓結構設計

張 錕

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

以太原市廣興國際辦公樓工程為例，根據(jù)該場地地質情況，介紹了其地基的基礎設計，通過計算分析結構的振動周期和位移情況，確定了結構的設計方案，并闡述了具體的結構設計要點，使結構設計達到經(jīng)濟、安全、合理的效果。

結構設計，振動周期，層間位移角，隔層

1 項目概況

本項目為山西廣興房地產(chǎn)開發(fā)有限公司——廣興國際項目，用地具體位置位于山西省太原市萬柏林區(qū)，北側為西礦街，西側為鐵東路，南側為規(guī)劃路。地理位置優(yōu)越，道路及市政設施比較完善，整體環(huán)境良好。工程概況：本工程由辦公樓及配套商業(yè)服務設施和地下車庫組成。1層～3層為裙房,裙房上坐落著1號、2號、3號三棟塔樓，其中1號、3號為辦公樓,層數(shù)18層，2號為辦公樓，層數(shù)24層，地下2層。

本工程總建筑面積142 706.00 m2；其中地上建筑面積108 774.00 m2；地下建筑面積33 932.00 m2；地下1層、2層為車庫(地下1層局部商場)；地上部分1層～3層為商鋪及辦公大廳等，4層以上為辦公及配套用房等。

本建筑1號、3號辦公樓地上18層(其中主體16層，底商2層)，建筑高度98.95 m，室內外高差150,2號辦公樓地上24層(其中主體22層，底商2層)，建筑高度98.95 m，底商1層層高5.7 m，2層層高4.8 m，主體間商鋪3層層高4.8 m，1號、3號辦公樓3層～18層層高5.50 m，2號辦公樓3層～24層層高4.0 m，地下1層層高6.2 m(局部4.7) 。地下2層層高4.7 m。

2 地質情況

根據(jù)太原市興華巖土工程勘察質量檢測有限公司提供的《太原市廣興國際項目巖土工程勘察報告》，本場地自上而下土層分布如下：

①雜填土、②中砂、③黃土狀粉土、④中砂、⑤粉土、⑥粗礫砂、⑦卵石、⑧粉質粘土、⑨卵石；本工程場地為非液化場地，可按一般地區(qū)的規(guī)定設計。擬建場地地下穩(wěn)定水位埋深介于19.2 m～22.6 m,穩(wěn)定水位標高在823.03 m～825.62 m左右。年最大變化幅度約1.0 m。地下水對混凝土結構具弱腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性;地基土對混凝土結構具弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。±0.000絕對高程為843.000 m。太原市標準凍深為0.74 m。根據(jù)上部結構形式和場地工程地質條件，本工程主樓采用樁底、樁側后壓漿鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁長為33 m，樁端持力層為地質報告中所提的第⑦層(卵石層)。

3 結構設計

1號，3號樓地下2層，地上18層，鋼筋混凝土剪力墻結構，基礎采用樁基礎加防水板；2號樓地下2層，地上24層,鋼筋混凝土框架剪力墻結構，基礎采用樁承臺基礎+防水板，局部樁筏；裙房地下2層，地上3層,鋼筋混凝土框架結構；車庫地下2層，鋼筋混凝土框架結構，基礎采用筏板基礎。地震作用按8度0.2g進行計算和設計，主樓剪力墻抗震等級為一級，框架抗震等級為一級，裙房框架抗震等級為二級?？拐鹩嬎悴捎谜裥头纸夥磻V法，結構整體分析選用中國建筑科學研究院編制的《多層及高層建筑結構空間有限元分析軟件》SATWE。

3.1 計算結果

1號樓計算結果如下：

1)振動周期見表1。

表1 1號樓振型計算結果

2)結構位移。地震力作用下的X方向最大值層間位移角:1/1 120；地震力作用下的Y方向最大值層間位移角:1/1 053。

各項指標均滿足規(guī)范相應要求。

2號樓計算結果如下：

1)振動周期見表2。

表2 2號樓振型計算結果

2)結構位移。地震力作用下的X方向最大值層間位移角:1/832；地震力作用下的Y方向最大值層間位移角:1/871。

各項指標均滿足規(guī)范相應要求。

3號樓計算結果如下：

1)振動周期見表3。

表3 3號樓振型計算結果

2)結構位移。地震力作用下的X方向最大值層間位移角:1/1 118；地震力作用下的Y方向最大值層間位移角:1/1 042。

各項指標均滿足規(guī)范相應要求。

3.2 使用材料

混凝土：柱、墻：C40～C60；梁、板：C30～C40；基礎：C40；圈梁、構造柱：C25。填充墻：地下室采用MU10頁巖多孔燒結磚，M10水泥砂漿砌筑，1層及以上采用A3.5加氣混凝土砌塊(容重不大于6 kN/m3)，M5混合砂漿砌筑。鋼筋：采用HPB300級和HRB400級。

3.3 結構超長問題的處理措施

考慮本工程建筑形體和使用功能需求，本工程地面以上共設置4道防震縫(縫寬根據(jù)建筑結構形式與高度綜合確定100 mm～200 mm)，同時采用樁基，各部分間沉降量很小且可控，其差異沉降可忽略不計，故僅在主樓與裙房之間設置伸縮(沉降)后澆帶，地上部分設置防震縫；同時主樓和裙房部分在延展長度方向上每40 m左右設置一條伸縮后澆帶(或加強帶)；同時從結構和建筑兩個方面對以下部位采取如下措施：

1)對屋頂?shù)仁墉h(huán)境影響較大的區(qū)域，建筑加設保溫隔熱層；

2)對溫度變化較大區(qū)域的樓板采取加強措施，適當加大樓板的配筋并加密梁的腰筋，以控制結構的溫差應力；

3)合理確定后澆帶的封帶時間和封帶時的溫度(不高于10 ℃)，減少結構的溫度應力。

3.4 結構方案的選擇

在初步設計時，考慮1號,3號樓底部兩層為商鋪，且立面以玻璃幕墻為主，為了底商大空間和不影響玻璃幕墻采光，最初的結構設計方案為框架剪力墻結構。在外圈為框架柱和少量剪力墻，內部樓、電梯間布置剪力墻，經(jīng)過中期與建筑設計師和甲方的協(xié)商及方案的少量變更，取消玻璃幕墻，并且將內部空間分隔成小辦公室的布局，內部隔墻較多，從而有了將此樓的結構形式從框架剪力墻改為純剪力墻結構的想法。在8度設防區(qū)，框架剪力墻結構計算相對較難，且為了滿足抗震等計算要求，結構構件的截面會很大，對建筑空間有一定影響，而剪力墻結構整體性好，側向剛度大，水平力作用下側移(側向變形)小，由于沒有梁、柱等外露與突出，便于房間的內部布置。而且在材料消耗方面，剪力墻結構比框剪結構在鋼筋消耗上要小很多，更為經(jīng)濟。

2號樓結構形式為框架剪力墻，中間的樓電梯間為剪力墻圍成的核心筒，外圈是框架柱和少量的剪力墻。初步計算時，為滿足計算要求，底層柱截面達到了1 200，混凝土墻也較多，后期提高了混凝土的強度，將豎向構件的混凝土強度用到了C60，加厚核心筒外側剪力墻，加大最外圈框架梁的截面。最終，底層的柱截面控制到了1 000，核心筒外圍墻厚400，這樣提高了豎向構件的抗震性能并且柱子的軸壓比也滿足了要求，C60混凝土也是市場上常用混凝土的最高標號。

3.5 隔層設計

1號，3號樓標準層層高為5.5 m，層高比較高，將來可能要做隔層，這也是甲方的一個賣點(買一層送一層)。在總體計算的時候，我們考慮將隔層的荷載加在本層樓板上，這樣就能夠保證無論是否做夾層，我們的整體計算是通過的。在后期的設計中，怎樣才能真正實現(xiàn)夾層，我們準備了兩種設計方案，由于戶型類似，以豎向構件的分隔作為一個單元來說，第一種，做鋼筋混凝土梁板式，跨度在8 m～9 m，梁截面高度最少也得500或600，樓板厚度為100；第二種，大板式，不需要做梁，板厚需要250左右。而我們這兩個樓標準層層高是5.5 m，刨去本層樓板厚100，還剩5.4 m，如果做隔層，上下各有2.7 m，但是，中間隔層也是有樓板的，經(jīng)過幾次會議討論后，甲方將中間隔層的結構總厚度限定為100，這就給我們提高了很多的設計難度，為了攻克這個難題，我們翻閱了大量的資料，考察了一些同類的工程，并做了很多復雜的計算，最終做了一個這樣的設計，我們之前按照豎向構件分隔的每個單元都有左右兩個房間，每個房間的四周都有分隔墻，在分隔墻中每隔3 m左右設一根構造柱，構造柱截面為墻厚×300，在半層高處以構造柱為支座設混凝土圈梁，截面為墻厚×300，圈梁和構造柱都隱藏在了建筑分隔墻中，樓板采用鋼結構梁加壓型鋼板，完成面鋪木地板作為建筑地板，這樣不僅縮短了樓板的跨度，將計算長度縮短為原來的1/2，大大減少了材料的用量和結構的重量，還保證了層高要求，可以說既經(jīng)濟又合理。

4 結語

通過對工程實際、計算結果、結構選型的闡述，簡要分析了廣興國際辦公樓結構設計。雖然不同的結構設計由于建筑功能、地質條件、設計方案等的不同會存在很大的差異，但只要搞清概念、掌握原理、注重理論與實際相結合，就能使結構設計更加經(jīng)濟、合理、人性化。

[1] 趙宏偉.房屋建筑結構設計體系選型及抗震設計探討[J].山西科技，2012(5)：53-54.

Discussion on the structure design of Guangxing international office building

Zhang Kun

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

Taking Taiyuan Guangxing international office building engineering as an example, according to the site geologic condition, this paper introduced the foundation design of this foundation, through the calculation analysis on the structure of vibration period and displacement situation, insured the design scheme of the structure, and elaborated the specific structure design key points, made the structure design to achieve the economic, safe and reasonable results.

structure design, vibration period, inter layer displacement angle, barrier layer

1009-6825(2016)10-0059-02

2016-01-24

張 錕(1987- ),男，助理工程師

TU318

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