余 青 （安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

本工程為醫(yī)院改擴(kuò)建工程，地下為兩層機(jī)動(dòng)車(chē)庫(kù)，地上為6層、7層的門(mén)急診樓和15層的住院樓?；A(chǔ)頂標(biāo)高為-9.4m，6層、7層裙房高度分別為20.6m、25.1m，15層的住院樓高度為59.6m。既有建筑分為2004年建造的帶6層裙房的15層住院樓和2018年建造的5層鋼結(jié)構(gòu)裙房，分別稱(chēng)為建筑A和建筑B。建筑A有一層地下室，基礎(chǔ)頂標(biāo)高為-5.2m，采用樁基+防水板基礎(chǔ)，建筑B無(wú)地下室，基礎(chǔ)為獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂標(biāo)高為-4.0m。新建建筑位于既有建筑的東側(cè)和南側(cè)，如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)分縫示意圖

該醫(yī)院位于六安市區(qū)，抗震設(shè)防烈度7度，地震加速度為0.10g，地震設(shè)計(jì)分組為第一組。本工程為重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)，根據(jù)初步設(shè)計(jì)評(píng)審結(jié)構(gòu)專(zhuān)家意見(jiàn)，按抗震設(shè)防烈度7度0.15g執(zhí)行。場(chǎng)地土類(lèi)別為II類(lèi)，本場(chǎng)地屬于建筑抗震一般地段。

2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 抗震縫設(shè)置

因新建建筑為一L形建筑，且裙房與住院樓高度相差較大，且六層、七層裙房層高與住院樓層高不一致。為控制結(jié)構(gòu)平面和豎向規(guī)則性，根據(jù)建筑平面布置及功能要求，以最合理經(jīng)濟(jì)的方式將建筑劃分為規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，各單元均采用鋼筋混凝主次梁樓蓋。各單體均以負(fù)一層頂板為嵌固端。為避免地下室剛度重復(fù)利用，使得地下室整體剛度偏小，各單體YJK模型地下室部分不延伸到相鄰單體范圍，確保地下室頂板滿(mǎn)足嵌固要求。

因既有建筑的建造時(shí)間不同，遵守的設(shè)計(jì)規(guī)范要求不同，并避免對(duì)既有建筑進(jìn)行加固，使新建建筑與既有建筑完全脫開(kāi)，且不改變既有建筑各區(qū)域的使用功能。新建建筑平面為L(zhǎng)形，建筑B南側(cè)的新建建筑為兩跨高度20.6m的6層門(mén)診樓，建筑B東側(cè)為7層門(mén)診樓，L形角部的建筑功能有利于設(shè)置抗震縫，且此處設(shè)置抗震縫，6層門(mén)診樓可按多層建筑設(shè)計(jì)，為二級(jí)框架結(jié)構(gòu)，更加經(jīng)濟(jì)。15層住院樓與7層門(mén)急診樓之間存在高低差，且因裙房六層需要設(shè)置手術(shù)室，層高比住院樓高1.5m，若二者之間不設(shè)置抗震縫，會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)超限，形式不合理且不經(jīng)濟(jì)。因此，通過(guò)抗震縫將住院樓與裙房分開(kāi)，形成2個(gè)規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。住院樓按框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，框架抗震等級(jí)為二級(jí)、剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)。七層裙房按框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其框架抗震等級(jí)為一級(jí)?？拐鹂p設(shè)置如圖1所示。

2.2 住院樓不規(guī)則性分析

因裙房已通過(guò)抗震縫分為2個(gè)平面與豎向均規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，除扭轉(zhuǎn)位移比超過(guò)1.2且不大于1.4，無(wú)其它不規(guī)則。因住院樓局部樓層開(kāi)洞較大，使樓板水平傳力途徑受到影響，且存在局部躍層柱，樓板絕對(duì)剛性假定不成立，本節(jié)僅對(duì)住院樓進(jìn)行分析。住院樓各層的結(jié)構(gòu)平面布置圖詳見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 二層～五層結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖3 六層及以上標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖

因門(mén)廳中庭上方樓板缺失，電梯井處開(kāi)洞較大，為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，二層至五層樓板最小厚度120mm，其它各層電梯井周邊最小板厚120mm。因建筑功能限制，剪力墻布置在電梯井周邊，為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，在左側(cè)增加剪力墻，為保證剪力墻的平面外穩(wěn)定性，剪力墻左側(cè)樓板120mm，并周邊與框架梁柱可靠連接，滿(mǎn)足高規(guī)對(duì)建筑的扭轉(zhuǎn)剛度比要求；上部結(jié)構(gòu)計(jì)算程序采用YJK，地震作用按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的參數(shù)進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，均考慮空間耦連震動(dòng)。結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

住院樓整體計(jì)算結(jié)果 表1

結(jié)合計(jì)算結(jié)果對(duì)住院樓結(jié)構(gòu)超限判別如下：①本單體建筑總高度不超過(guò)60m，不屬于高度超限建筑；②本單體考慮偶然偏心的扭轉(zhuǎn)位移比存在大于1.2的樓層，但不超過(guò)1.4；③二層至五層門(mén)廳上方樓板缺失，電梯井處洞口開(kāi)洞面積較大。除樓板不連續(xù)和X向、Y向位移比大于規(guī)范要求外，結(jié)構(gòu)整體平面較為規(guī)則，豎向抗側(cè)力構(gòu)件保持連續(xù)，整體指標(biāo)良好，屬于一般不規(guī)則的高層建筑。對(duì)于一層至五層的門(mén)廳處2個(gè)框架柱在Y方向無(wú)連接，按躍層柱考慮，抗震等級(jí)提高一級(jí)，且按中震彈性復(fù)核框架柱的承載力。

2.3 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

為保證結(jié)構(gòu)安全可靠，提高特殊構(gòu)件的承載力，因?qū)μ厥鈽?gòu)件和不規(guī)則的區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)分析研究。具體的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)如下。

①因中庭和樓電梯間開(kāi)洞，使樓板不連續(xù)，局部樓板弱連接。分析時(shí)應(yīng)加大洞周邊板厚，并采用PMSAP等分析軟件按彈性樓板假定，考慮樓板實(shí)際的面內(nèi)及面外剛度，進(jìn)行小、中震作用下的有限元分析。弱連接樓板按中震彈性控制樓板厚度及配筋。洞口周邊樓板采用雙層雙向配筋，并適當(dāng)加大樓板配筋。②電梯井周邊局部樓層樓板缺失，應(yīng)保證剪力墻盡量圍成筒結(jié)構(gòu)，形成整體受力形式。對(duì)于兩側(cè)均無(wú)樓板的剪力墻，在計(jì)算指標(biāo)和配筋時(shí)，應(yīng)與去掉其虛剛作用的模型進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)，兩個(gè)模型均應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。③對(duì)于局部樓層未形成雙向框架的框架柱應(yīng)按中震彈性設(shè)計(jì)，提高其抗震承載力，保證在地震作用下不會(huì)率先發(fā)生破壞。④調(diào)整抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置，使得質(zhì)心和剛心盡量重合，盡可能減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。⑤樓梯采用滑動(dòng)支座，以消除其對(duì)框架的不利影響。⑥因二層至五層樓板開(kāi)洞較大，其整層樓板應(yīng)按彈性模6計(jì)算。

3 地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

新建建筑的基礎(chǔ)埋深比既有建筑A、建筑B的基礎(chǔ)埋深分別低約4.2m、5.4m，建筑A的地下室外墻、建筑B的獨(dú)立基礎(chǔ)邊與新建建筑的地下室外墻最小凈寬均為4.5m。因操作空間和建筑平面限制，新建建筑設(shè)計(jì)時(shí)遇到多個(gè)難題，現(xiàn)具體分析如下。

建筑A采用人工挖孔樁+防水板基礎(chǔ)，人工挖孔樁持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層。為避免基坑開(kāi)挖對(duì)既有建筑的影響，支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證基坑開(kāi)挖不破壞既有結(jié)構(gòu)樁基周邊的土層，并設(shè)置止水帷幕，使其圍繞地下室一周，保證地下水分布不發(fā)生改變。施工期間應(yīng)嚴(yán)格對(duì)既有建筑進(jìn)行沉降觀測(cè)，一旦發(fā)生異常，應(yīng)立即研究引起沉降的因素，并提出合理的解決方案，避免對(duì)既有建筑產(chǎn)生影響。

根據(jù)建筑功能要求需在建筑B下方設(shè)置連通口，使新建建筑負(fù)一層與建筑A負(fù)一層聯(lián)通。連通口兩側(cè)獨(dú)立基礎(chǔ)凈寬4.7mm、連通口凈寬需4m，且獨(dú)立基礎(chǔ)底標(biāo)高比新建連通口底標(biāo)高高0.8mm。若基坑支護(hù)與結(jié)構(gòu)連通口外墻單獨(dú)設(shè)計(jì)，不能保證凈寬要求，因此為節(jié)省空間，支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)與連通口外墻進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。經(jīng)綜合對(duì)比，支護(hù)采用鋼板樁大鎖扣設(shè)計(jì)，并在鋼板樁大凹口內(nèi)設(shè)置300×330的柱，在兩柱之間采用150mm厚的板連接，該板水平鋼筋錨入兩側(cè)柱內(nèi)。柱受力分析時(shí)，應(yīng)取柱寬加柱兩側(cè)各L/2的板寬作為一個(gè)受力單元，分析做用于此單元的土壓力，如圖4所示。鋼板樁應(yīng)與連通口底板鋼筋焊接連接。

圖4 鋼板樁擋墻平面示意

因尺寸限制，采用支護(hù)結(jié)構(gòu)兼做地下室外墻。支護(hù)應(yīng)采用咬合灌注樁，保證樁之間的可靠連接?；A(chǔ)底板施工時(shí)，應(yīng)將支護(hù)樁混凝土局部鑿開(kāi)，使基礎(chǔ)底板鋼筋與支護(hù)樁鋼筋焊接，并重新澆筑。支護(hù)樁頂?shù)墓诹簶?biāo)高一般低于結(jié)構(gòu)正負(fù)零標(biāo)高，冠梁頂至正負(fù)零之間應(yīng)為現(xiàn)澆混凝土墻。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在冠梁位置預(yù)留冠梁上方擋土墻插筋和止水鋼板。對(duì)于落在冠梁上的框架柱，應(yīng)復(fù)核框架柱下方支護(hù)樁的承載力和樁身強(qiáng)度，并復(fù)核冠梁配筋，預(yù)留框架柱插筋。若與框架柱下方的支護(hù)樁相連的支護(hù)樁后期需要鑿除時(shí)，則布置支護(hù)樁時(shí)應(yīng)考慮此因素，保證框架柱下方的樁不破壞，且應(yīng)驗(yàn)算框架柱下方支護(hù)樁的承載力是否滿(mǎn)足要求。對(duì)于兼做負(fù)二層地下室外墻的支護(hù)樁，鑿除至對(duì)應(yīng)標(biāo)高上時(shí)應(yīng)預(yù)留足夠長(zhǎng)的鋼筋，使支護(hù)樁鋼筋與坡道底板可靠連接。若基礎(chǔ)不考慮支護(hù)樁作用時(shí)，應(yīng)將樁頂標(biāo)高截至底板下300mm以上的高度，使支護(hù)樁與基礎(chǔ)完全脫開(kāi)，避免因支護(hù)樁的作用使基礎(chǔ)底板發(fā)生沖切破壞。