吳為森

（泉州市城建國有資產(chǎn)投資有限公司 福建泉州 362000）

1 工程概況

本工程為某大學(xué)附屬中學(xué)，位于杭州諸暨新區(qū)四站大型居住社區(qū)內(nèi)，27～05號地塊，地塊北面臨羅卜港，西臨北浪西河，南面至盤龍浦路，東面接27～06和27～07號地塊?？偨ㄖ娣e為5170.16m2，其中地上建筑面積4540.88m2，地下建筑面積629.28m2。

本工程包含兩部分：籃球館和游泳館及體操健身房。游泳館及體操健身房設(shè)有一層地下室，地面以上主體建筑有兩層，籃球館一層通高。見圖1（左側(cè)籃球館，右側(cè)游泳館及體操健身房）及結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限50年，建筑抗震設(shè)防類別丙類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級一級，抗震設(shè)防烈度Ⅶ度，IV類，設(shè)計基本地震加速度0.10g，設(shè)計地震分組：第一組；設(shè)計特征周期：0.9s。

2 結(jié)構(gòu)體系

2.1 地基與基礎(chǔ)

該地塊第2層褐黃～蘭色粉質(zhì)粘土在明浜、塘地段變薄或缺失，為本場地的不良地質(zhì)和梯段擋土墻兩條件。對上述不良地質(zhì)采取措施：采用2：8灰土攪拌均勻或優(yōu)質(zhì)天然土（土料中有機質(zhì)含量不超過5%，當(dāng)含有碎石時，其粒徑不大于50mm）進行分層回填夯實，分層鋪填厚度不大于300mm，墊層壓實系數(shù)不小于0.94。若采用天然土回填，控制的最小干密度為1.71g/cm3×90%=1.54g/cm3，合格干密度下的含水率區(qū)間為11～24%。根據(jù)建筑的特性、設(shè)計要求及場區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件綜合分析，選用樁基獨立承臺基礎(chǔ)形式。并選用6～4層暗綠色粉質(zhì)粘土作為樁端持力層。

圖1

2.2 嵌固端位置

嵌固部位就是預(yù)期塑性鉸出現(xiàn)的部位，確定嵌固部位就可通過剛度和承載力調(diào)整迫使塑性鉸在預(yù)期部位出現(xiàn)。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，游泳館及體操健身房均少于10層，且房屋高度均不超過28m，故本工程為多層建筑。多層建筑宜將上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位設(shè)在地下室頂板，基于這個假定的計算結(jié)果由于不考慮地下室部分的質(zhì)量，總體地震力較小，設(shè)計易行。但由于地下室首層板為開大洞，根據(jù)抗震規(guī)范，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時，地下室頂板應(yīng)避免開設(shè)大洞口。

2.3 超長結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置

籃球館、游泳館及體操健身房地上兩層，各樓層使用功能不同，至結(jié)構(gòu)平面剛度不規(guī)則及質(zhì)量分布不均勻，且建筑總長為80.2m，屬超長結(jié)構(gòu)。其會有效降低扭轉(zhuǎn)力，致使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能保持穩(wěn)定的工件狀態(tài)，降低耗用，從而加劇地震的破壞作用。結(jié)合建筑平面圖，在籃球館與游泳館及體操健身房之間設(shè)抗震縫，縫寬100mm，明確直接的地震作用的傳播途徑，以利于結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計。并采用施工后澆帶等技術(shù)措施，減輕混凝土收縮及溫度變形的不利影響，解決房屋超長問題，并調(diào)整兩部分可能產(chǎn)生的不均勻沉降。

2.4 大跨度鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架

由于籃球館為有效提高室內(nèi)使用凈空，一層通高11.70m，屋頂采用大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，為確保結(jié)構(gòu)良好的整體性，在滿足建筑功能及外立面要求下，于標(biāo)高6.10m處另加一圈框架梁，以增加結(jié)構(gòu)延性及抗震性能。事實上屋頂網(wǎng)架的平面內(nèi)剛度非常大，建模時可按等代鋼梁建模分析。

為滿足建筑使用功能，游泳館及體操健身房樓面要求有42m跨度的大空間，設(shè)計采用了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)于普通鋼梁混凝土結(jié)構(gòu)，它具有抗震性能好，承載能力高、剛度大，施工方便等優(yōu)點，同是它還克服了鋼結(jié)構(gòu)耐火性差、耐久性不足及易屈曲失穩(wěn)等缺點[4]。在配置一定的構(gòu)造鋼筋情況下，鋼骨和混凝土能更好地共同工作。借助計算機輔助計算，確定鋼骨和鋼筋混凝土部分分別承擔(dān)的力，后用疊加法計算鋼骨混凝土構(gòu)件的受彎承載力。與抗震結(jié)構(gòu)的一般柱設(shè)計一樣，鋼骨混凝土構(gòu)件的柱同樣要控制柱的軸壓力，軸壓力的限值不僅對結(jié)構(gòu)的抗震性能有很大的影響，同時也是確定柱截面尺寸、含鋼量、抗震構(gòu)造等重要因素。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)柱角設(shè)計

鋼骨結(jié)構(gòu)的柱腳設(shè)計也尤為重要。鋼骨結(jié)構(gòu)的柱腳可分為埋入式和非埋入式兩種。本工程選用埋入式，柱腳的鋼骨深入基礎(chǔ)梁內(nèi)，并固定于樁基上，施工較復(fù)雜，但在地震中柱腳不易滑動，使鋼骨的內(nèi)力可靠傳遞到基礎(chǔ)梁內(nèi)。當(dāng)鋼骨埋入深度達到一定深度時，柱腳底部的剪力和彎矩為零，此時柱腳底板可按構(gòu)造設(shè)計。為使鋼骨力的有效傳遞，增加嵌固點柱腳的延性指標(biāo)，采用復(fù)合箍筋的形式，并適當(dāng)提高柱腳的箍筋面積。

2.6 抗震加強措施

針對本結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點及抗震加強措施總結(jié)如下：

（1）梁、柱節(jié)點核心區(qū)域截面驗算，但是節(jié)點剪力不放大；

（2）短柱箍筋沿全高加密設(shè)置；

（3）對于懸挑梁增加空載工況的荷載組合驗算；

（4）對于樓面結(jié)構(gòu)平面中樓板開大洞的情況，洞口周圍樓板按彈性樓板計算其內(nèi)力，增加洞口周圍樓板的厚度和配筋，采用雙層雙向配筋，在洞口周圍設(shè)置鋼筋混凝土梁；

（5）鋼屋蓋對基礎(chǔ)沉降比較敏感，基礎(chǔ)設(shè)計時遵循支撐鋼屋蓋的框架柱下多布樁、其余框架柱下盡量少布樁的原則，以減小支撐鋼屋蓋的框架柱基礎(chǔ)的沉降值及相鄰基礎(chǔ)的沉降差[5]。

3 結(jié)語

以上介紹了一個不規(guī)則的多層建筑在結(jié)構(gòu)選型及抗震設(shè)計方面的一些主要情況，總體而言，結(jié)構(gòu)在風(fēng)及多遇地震作用下可滿足彈性反應(yīng)階段的抗震性能目標(biāo)。在建筑物平、立面均不規(guī)則且結(jié)構(gòu)布置情況下，通過大量細(xì)致的工作深入分析建筑物的特性，從總體上把握結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)計針對薄弱部位采取了加強措施，減少了不規(guī)則帶來的不利影響。調(diào)整結(jié)構(gòu)綜合剛度，減少剛度突變使結(jié)構(gòu)位移能夠平緩，特別是使本工程的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)得到了有效的控制。為滿足現(xiàn)代社會對建筑物外觀及使用功能的要求，本工程采用了鋼骨混凝土高性能材料。通過本文的分析，希望能為鋼骨混凝土框架結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用積累相應(yīng)層面的設(shè)計經(jīng)驗。