陳厚明

（福建華航建設(shè)集團有限公司，福建 福州 350009)

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑綜合體以及文化活動中心建設(shè)的需求大量增加。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于框架-核心筒結(jié)構(gòu)結(jié)合了框架結(jié)構(gòu)及筒體結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)點，使結(jié)構(gòu)設(shè)計能較好地滿足建筑使用功能的要求，因而框架-核心筒的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用越來越廣泛。本文結(jié)合馬尾區(qū)青少年活動中心·檔案館工程實例，闡述了框架-核心筒結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計要點、結(jié)構(gòu)技術(shù)要點、抗震加強措施等技術(shù)要點。

1 項目概況

福州市馬尾區(qū)青少年活動中心·檔案館位于馬尾區(qū)內(nèi)，平面長度為177m，青少年活動中心與檔案館采用結(jié)構(gòu)縫斷開處理，分為主樓和裙房，主樓結(jié)構(gòu)長42m，寬40m，高度為80.45m；主樓地上20 層，裙房4層，地下1 層，總建筑面積54989m2，地上建筑面積42989m2。主樓為檔案館和辦公用房，裙房為青少年活動中心。

本工程設(shè)計使用年限為50 年，基本風壓W0＝0.80kN/m2，地面粗糙度類別為B 類。本工程抗震設(shè)計烈度為7 度，設(shè)計基本地震加速度為0.1g，建筑物場地類別為2 類。主樓抗震設(shè)防類別為丙類，抗震等級為二級，主樓安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0。圖1 為馬尾區(qū)青少年活動中心·檔案館俯瞰圖。

圖1 馬尾區(qū)青少年活動中心·檔案館俯瞰圖

2 框架-核心筒結(jié)構(gòu)技術(shù)分析

2.1 基礎(chǔ)設(shè)計要點

主樓基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，基礎(chǔ)設(shè)計采用管樁樁基承臺加防水板的基礎(chǔ)形式，基樁選用靜壓預應(yīng)力高強混凝土管樁（PHC），樁型為PHC-600-AB-130，單樁承載力特征值取3000kN，樁端持力層為砂土狀強風化淺粒巖，樁長約50m，承臺厚度為1500～1900mm，底板防水板厚度為350mm。本基礎(chǔ)形式具有土方開挖量小，管樁相對于灌注樁價格便宜，施工周期短，經(jīng)濟效益較為明顯。

2.2 上部主體結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的控制、選取

工程采用YJK 軟件進行結(jié)構(gòu)計算分析，結(jié)構(gòu)主要控制參數(shù)詳見表1、表2。

表1 振型及周期

表2 主要控制參數(shù)

2.3 上部主體結(jié)構(gòu)體系

標準層結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖2，核心筒墻厚、框架柱和框架梁截面尺寸與混凝土等級見表3。

圖2 標準層結(jié)構(gòu)平面布置圖

表3 核心筒墻厚、框架柱和框架梁截面尺寸與混凝土等級

2.4 框架-核心筒結(jié)構(gòu)技術(shù)要點

馬尾青少年中心·檔案館主樓核心筒的筒高貫穿整個建筑的高度，在進行筒高設(shè)置的時候，盡量使筒高大于等于建筑的整體高度的十二分之一，核心筒的外墻與外周框架之間的距離不宜過大，否則樓蓋設(shè)計較為困難，本工程核心筒的外墻與外框柱間距為12.4m，采取增設(shè)內(nèi)框柱的結(jié)構(gòu)體系。

在進行核心筒孔洞布置的時候，不應(yīng)該在核心筒筒體的角部進行開洞。如果沒有辦法避免的時候，就需要保證筒角的內(nèi)壁到洞的距離≥500mm及墻的厚度。核心筒的外墻盡量布置均勻，孔洞布置不宜形成錯洞；在對框架-核心筒的墻體部位、邊緣的構(gòu)件以及配筋進行設(shè)置的時候，應(yīng)該嚴格按照《高規(guī)》中的有關(guān)規(guī)定進行設(shè)計。在核心筒的底部則應(yīng)該保證它在受到重力荷載作用下墻體的軸壓比不超過有關(guān)的規(guī)定[1-5]。

在進行樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該將建筑樓蓋外角設(shè)置成雙層雙向的鋼筋，配筋的范圍應(yīng)該大于外筒到筒外墻中距離的1/3 及3m，配筋率應(yīng)該滿足高規(guī)的相關(guān)規(guī)定；對孔洞周邊的樓板采取加強措施，板厚加大到120mm，雙層雙向配筋。對于跨高比例≤2 的框筒梁以及內(nèi)筒連梁進行設(shè)計的時候，適合采用交叉暗撐的方式進行設(shè)計。

在確定好核心筒結(jié)構(gòu)布置的情況下，為了確?？蚣?核心筒具有合適的抗扭剛度，需對框架外圍周邊主梁的截面進行合理設(shè)計，在增加整個建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)的剛度同時增加扭轉(zhuǎn)剛度，使結(jié)構(gòu)第1 扭轉(zhuǎn)周期與第1平動周期比值滿足不大于0.9 的要求。但是當梁柱與核心筒的距離比較遠的時候，就需要對梁的高度以及樓層的凈空進行綜合的考慮，本工程增加內(nèi)框筒解決梁高及建筑凈空問題。在進行框架-核心筒中的框架設(shè)計的時候，在柱截面中部設(shè)置由附加縱向鋼筋形成的芯柱，以增加結(jié)構(gòu)柱的塑性能力，提高軸壓比限值，對柱截面的尺寸進行有效的控制。

2.5 抗震加強措施

在結(jié)構(gòu)整體計算中，地下一層與首層側(cè)向剛度比小于2，選取地下室底板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，底部加強部位取底部兩層和墻體總高度的1/10，核心筒墻體底部加強部位取地上3 層并往下延伸1 層；考慮到核心筒開洞面積較大，核心筒的樓板采取加強措施，板厚取120mm，板配筋雙層雙向拉通。

本工程各層框架承擔的地震剪力不小于結(jié)構(gòu)底部總地震力的20%，因此未對框架剪力進行調(diào)整。在考慮強烈地震作用下，核心筒墻體可能損傷嚴重，經(jīng)內(nèi)力重分布后，外周框架會承擔較大地震作用，為了遵循多道設(shè)防原則，在設(shè)計中，本工程對框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施均有所加強，使其具有足夠的塑性變形能力。

3 結(jié)束語

綜上所述，在進行框架-核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計時，建筑方案設(shè)計階段需要提前介入，對框架-核心筒結(jié)構(gòu)進行合理的布置，再通過不斷優(yōu)化、試算、調(diào)整達到最佳設(shè)計，框架-核心筒結(jié)構(gòu)則可以形成外周框架與核心筒協(xié)同工作的雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，發(fā)揮出框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系中框架與筒體各自的優(yōu)點，達到結(jié)構(gòu)多道設(shè)防的要求。一個合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是綜合多方面因素、多專業(yè)考慮不斷優(yōu)化調(diào)整的結(jié)果，最終使結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足建筑功能及立面效果的同時做到安全、經(jīng)濟、合理的設(shè)計要求。