譚會洪
(廣東蓬江建筑設(shè)計(jì)院有限公司 廣東江門 529000)
本工程為一工程的其中一座綜合樓,建筑總面積達(dá)4.86萬m2。場地類別為7度,Ⅱ類,位于一山腰中,兩層地下室,地下水位低于地下室底板,不考慮抗浮,如圖1所示。
圖1 建筑平面圖
本工程由于中空需要大開洞,懸挑最大長度為7m,故無法分縫處理。在結(jié)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)成為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)類型。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算中,因?yàn)槿箻遣糠种舆^多,使得框架結(jié)構(gòu)的地震傾覆力矩較大,超出了結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的一半以上,卻小于80%。參照高層建筑鋼混結(jié)構(gòu)規(guī)程與規(guī)范,可以根據(jù)框架剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加以設(shè)計(jì),框架結(jié)構(gòu)的抗震等級和軸壓比限值也需要達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),具體需要參照按框架結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)程與規(guī)定來設(shè)置。故框架及剪力墻抗震等級為二級。
(1)根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010),3.3.1條,其中對7度框架結(jié)構(gòu)的高度做出了規(guī)定,所適用的極限值是50m,但是塔樓部分總高度為96.1m。規(guī)范要求為最大高度適當(dāng)增加,但是由于超出大多,因此,結(jié)構(gòu)選型不適合選擇框架-剪力墻結(jié)構(gòu),而且在地震傾覆力矩方面,需要框架部分更低,要低于結(jié)構(gòu)的50%。
(2)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)要求,單塔或多塔合質(zhì)心與底盤的質(zhì)心偏心距大于底盤相應(yīng)邊長20%,該工程屬于塔樓偏置,需進(jìn)行超限審查。
(1)對于塔樓偏置這種情況在我們這邊是盡量避免的。因?yàn)榈捉钇脤?dǎo)致塔樓和底筋的剛心形心偏心較大,遇到地震力,結(jié)構(gòu)將會出現(xiàn)更嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)問題,常規(guī)的反應(yīng)譜計(jì)算方法難以反映這一情況,或者說難以準(zhǔn)確計(jì)算。
(2)特別的結(jié)構(gòu)需要強(qiáng)化處理。具體是指:多塔樓結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu),豎向體型突變的樓板等,其中要把握好樓板厚度,通常要在150mm以上。而且要優(yōu)化調(diào)整配筋模式,采用雙層雙向模式,單層各個角度的配筋率要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),通常要超過0.25%。特殊的結(jié)構(gòu)部位,例如:突變部位,其上層與下層的樓板都必須實(shí)施強(qiáng)化改造。
(3)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010),10.6.3條對抗震也提出了具體的規(guī)定,對于多塔樓高層建筑,其抗震要達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):
第一,各塔樓的層數(shù)、平面和剛度不能有較大的差距;塔樓對底盤需要本著對稱的原則來加以設(shè)計(jì);而且綜合質(zhì)心方面,要把握好上部塔樓結(jié)構(gòu)和底盤結(jié)構(gòu)之間的距離,通常要控制在底盤邊長的20%。
(4)科學(xué)設(shè)置配筋。自固定端到裙房頂層的空間內(nèi),都要設(shè)置鋼筋,具體的配筋率應(yīng)該有所提升,具體則需要參照規(guī)程來決定鋼筋設(shè)置數(shù)量,要積極約束邊緣構(gòu)件,而且柱箍筋也需要安裝在裙樓屋面的各個層次內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)塔樓結(jié)構(gòu)同底盤結(jié)構(gòu)相比,存在偏心問題,則需要積極優(yōu)化底盤四周豎向構(gòu)建的配筋結(jié)構(gòu)。
(5)對于大底盤的多層塔樓,其結(jié)構(gòu)應(yīng)該依照規(guī)程中所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)來施工,其中對整體塔樓、分塔樓等都分別提供了計(jì)算模型,各自對應(yīng)結(jié)構(gòu)扭矩與平動的比值。
(1)由于工程屬于重點(diǎn)工程,工程進(jìn)度緊張,考慮到超限審查時間需要時間較長。加上以上意見對工程造價影響較大,故對原建筑方案進(jìn)行修改,大開洞位置向下移動一跨,騰出空間在塔樓與裙樓之前分縫。針對第一條要求加剪力墻,使框架部分承受地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總地震承受傾覆力矩的50%。
(2)如果不設(shè)縫該結(jié)構(gòu)應(yīng)該不滿足高規(guī)3.5.5同時單塔質(zhì)心與大底盤質(zhì)心偏心距大于底盤相應(yīng)邊長的0.2倍屬于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)(抗規(guī)說明3.4.1)需要做超限審查如果質(zhì)心限值滿足的話可以不設(shè)縫(設(shè)縫對建筑防水等比較麻煩),做局部加強(qiáng)措施。該結(jié)構(gòu)有較大裙房質(zhì)心難以滿足可以考慮設(shè)縫,不設(shè)縫結(jié)構(gòu)可能較麻煩。
(3)分縫后,墻柱和板的構(gòu)造要求降低,對交接位置的上下兩層造價降低不少,業(yè)主也同意修改方案。
(4)墻柱與地基的科學(xué)處理
塔樓偏置會對整個建筑物帶來影響,對此可以將地下室頂板充當(dāng)嵌固端,而且要確保層間剛度比達(dá)到科學(xué)的比例,如果達(dá)不到這一規(guī)定,就應(yīng)該嘗試著通過增設(shè)剪力墻來提升地下室的強(qiáng)度與剛度。同時,要做好水壓力、土壓力、地面堆載等的受力分析,將計(jì)算結(jié)果取包絡(luò)值,再對應(yīng)配設(shè)鋼筋。
結(jié)合其所處地質(zhì)環(huán)境應(yīng)該選擇天然地基,從而來處理塔樓偏置可能造成的其他問題,塔樓部分則可以選擇筏板地基來控制沉降,車庫環(huán)節(jié)則可以選擇獨(dú)基+防水板的形式來擴(kuò)大沉降。具體可以依靠PKPM軟件來算出整體的抗浮,而且需要豎向恒荷載要超過整體上的水浮力,如果出現(xiàn)抗浮不足的問題,則應(yīng)該選擇配重、錨桿抗拔等方法。地基設(shè)計(jì)過程中,其外墻應(yīng)該選擇梁輸入,通過這種方式來傳輸荷載,使其抵達(dá)柱上,并對應(yīng)傳至地基。其中涵蓋為了提升剛度所設(shè)置的剪力墻,可以選擇相同的方式來計(jì)算地基。此地下工程規(guī)模較大、范圍較大,實(shí)際設(shè)計(jì)過程中也要設(shè)置溫度后澆帶來抵御溫度應(yīng)力,其中后澆帶內(nèi)部不應(yīng)該設(shè)置完整的梁體,而是要同水平構(gòu)件受力較小環(huán)節(jié)相接近,而且各個層一般應(yīng)該結(jié)合結(jié)構(gòu)所需來設(shè)計(jì)其走向。
防水板在現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該從正向、豎向分別對應(yīng)計(jì)算,前者如果底板下層土體質(zhì)地高,底板豎向方向的荷載能夠直接被土層所承擔(dān),這樣就控制了荷載對板塊、梁柱等的壓力,當(dāng)發(fā)現(xiàn)底板的土體屬于淤泥土,就應(yīng)該建模來算出梁板配筋的相關(guān)數(shù)據(jù)。反向計(jì)算,一般可以選擇倒樓蓋法來對建筑物進(jìn)行計(jì)算,需要關(guān)注的是水浮力屬于局部抗浮,其之和底板底部與水頭之間的距離有著密切關(guān)系,算出的反向梁配筋數(shù)據(jù),實(shí)際配筋過程中應(yīng)該根據(jù)計(jì)算結(jié)果來獲得配筋的包絡(luò)值。
塔樓偏置將造成不均勻沉降問題,對此要加強(qiáng)塔樓的科學(xué)設(shè)計(jì),也就是選擇整體驗(yàn)算法,讓塔樓充當(dāng)固定端,車庫作為懸臂,可以選擇有限元建模法來深入剖析塔樓和地下車庫間的受力模式,也可以對局部實(shí)施抗放處理。
對于大底盤工程來說,塔樓偏置對工期及造價都有較大的影響,應(yīng)盡量避免。實(shí)際設(shè)計(jì)中需要從單個建筑工程結(jié)構(gòu)入手,又要從全局進(jìn)行把握,應(yīng)該根據(jù)不同建筑的功能來對應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì),把握關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位的設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
[1]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)[S].中國建筑工業(yè)出版社,2015.
[2]徐培福,主編.復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].中國建筑工業(yè)出版社,2005.
[3]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)[S].中國建筑工業(yè)出版社,2016.
[4]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)[S].中國建筑工業(yè)出版社,2010.