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        某7度區(qū)重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)山地教學(xué)樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2022-06-19 16:08:19蔣元成郭昌靈張潔
        四川建筑 2022年2期
        關(guān)鍵詞:吊腳結(jié)構(gòu)單元教學(xué)樓

        蔣元成 郭昌靈 張潔

        摘要:對(duì)某一7度區(qū)重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)的山地多結(jié)構(gòu)單元教學(xué)樓進(jìn)行了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、規(guī)則性判定及專(zhuān)項(xiàng)分析,結(jié)果表明結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求;教學(xué)樓1~4區(qū)均為不規(guī)則結(jié)構(gòu);教學(xué)樓2區(qū)局部凸出的單跨框架在中震作用下的樓板應(yīng)力滿足要求;并提出了山地建筑結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)措施,可供同行參考及探討。

        [作者簡(jiǎn)介]蔣元成(1988—),男,碩士,一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師,主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

        隨著城市建設(shè)的不斷推進(jìn),因地制宜,依山而建,已經(jīng)成為目前的發(fā)展趨勢(shì)。山地建筑不僅符合人們對(duì)宜居的居住環(huán)境的需求,也能滿足建筑功能和質(zhì)量的需求。由于山地建筑結(jié)構(gòu)需與地形相適應(yīng),易造成結(jié)構(gòu)豎向和平面不規(guī)則、結(jié)構(gòu)形式難調(diào)整、基礎(chǔ)形式復(fù)雜等問(wèn)題;同時(shí)目前針對(duì)山地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中特殊問(wèn)題仍缺乏系統(tǒng)的研究,如山地吊腳結(jié)構(gòu)真實(shí)建模的規(guī)則性判定及專(zhuān)項(xiàng)分析等。本文對(duì)某一重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)的山地教學(xué)樓結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、并總結(jié)了山地建筑抗震設(shè)計(jì)的加強(qiáng)措施,供同行探討。

        1 項(xiàng)目概況

        某職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)項(xiàng)目的教學(xué)樓,擬建場(chǎng)地屬低山斜坡地貌,地形起伏較大,局部為陡崖,為典型的山地建筑。由于教學(xué)樓功能分區(qū)和建筑體型限制,通過(guò)設(shè)置防震縫將教學(xué)樓分為了4個(gè)結(jié)構(gòu)單元,分別對(duì)應(yīng)1~4區(qū)。教學(xué)樓效果圖見(jiàn)圖1,建筑參數(shù)見(jiàn)表1。

        2 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

        2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        教學(xué)樓結(jié)構(gòu)分為4個(gè)結(jié)構(gòu)單元(對(duì)應(yīng)1~4區(qū)),各單體之間設(shè)置了150 mm寬的防震縫,四個(gè)結(jié)構(gòu)單元均采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。根據(jù)GB 50223-2008《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》[1]和GB 50011-2010(2016年版)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2],教學(xué)樓抗震設(shè)防分類(lèi)為重點(diǎn)設(shè)防類(lèi),抗震等級(jí)為2級(jí)(局部凸出的框架、穿層柱為一級(jí)),無(wú)地下室,按基頂嵌固計(jì)算;根據(jù)JGJ/T472-2020《山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[3]教學(xué)樓屬于吊腳結(jié)構(gòu),場(chǎng)地及抗震計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表2。

        教學(xué)樓主要構(gòu)件的截面取值:框架柱為600 mm×600 mm、700 mm×700 mm等,框架梁為300 mm×600 mm、300 mm×700 mm等,次梁為200 mm×600 mm、250 mm×500 mm等,現(xiàn)澆板厚為100 mm、120 mm等;梁、板、柱、基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30,鋼筋等級(jí)均為HRB400。標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖見(jiàn)圖2。

        根據(jù)GB 50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[5]取值如下,恒載:混凝土取27.0 kN/m3;多孔磚砌體墻取不小于17.0 kN/m3;實(shí)心磚砌墻取不小于19.0 kN/m3;外加恒載及其他附加重量均按實(shí)際重量考慮?;詈奢d:辦公室、會(huì)議室、上人屋面為2.0 kN/m2;教室、衛(wèi)生間、走道、陽(yáng)臺(tái)、樓梯為2.5 kN/m2;不上人屋面為0.5 kN/m2。

        山地建筑除保證其在地震作用下的穩(wěn)定性外,尚應(yīng)估計(jì)不利地段對(duì)設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)可能產(chǎn)生的放大作用,根據(jù)JGJ/T 472-2020《山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中4.2.2條及條文說(shuō)明,教學(xué)樓的場(chǎng)地條件:山頂標(biāo)高675 m,山腳標(biāo)高606 m。突出地形的高差H=69 m,突出地形的水平投影距離L=190 m;地質(zhì)條件為巖質(zhì)地面,可得H/L=69/190=0.363,坡角=20°;教學(xué)樓的地震影響系數(shù)的放大系數(shù)為1.30。

        采用PKPM(V5.2)-SATWE對(duì)教學(xué)樓各個(gè)單體分別進(jìn)行建模分析,為了真實(shí)反應(yīng)山地建筑的吊腳或掉層結(jié)構(gòu)受力特性,采用實(shí)際柱底標(biāo)高進(jìn)行建模;為考慮不平衡土壓力對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響及剛度不均勻造成的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),模型建立了擋土墻。三維整體模型圖見(jiàn)圖3,圖3僅示意不同結(jié)構(gòu)單元之間的位置關(guān)系,實(shí)際設(shè)計(jì)及建模分析是4個(gè)結(jié)構(gòu)單元單獨(dú)進(jìn)行的,各個(gè)結(jié)構(gòu)單元在小震作用下的計(jì)算指標(biāo)見(jiàn)表3。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

        2.2 結(jié)構(gòu)規(guī)則性判定及專(zhuān)項(xiàng)分析

        結(jié)構(gòu)的規(guī)則性按GB 50011-2010(2016年版)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和DB51/T 5058-2020《四川省抗震設(shè)防超限高層民用建筑工程界定標(biāo)準(zhǔn)》[4]進(jìn)行判定,教學(xué)樓1區(qū)含2項(xiàng)不規(guī)則類(lèi)型,為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則和側(cè)向剛度不規(guī)則;教學(xué)樓2區(qū)含2項(xiàng)不規(guī)則類(lèi)型,為凹凸不規(guī)則和側(cè)向剛度不規(guī)則;教學(xué)樓3區(qū)含2項(xiàng)不規(guī)則類(lèi)型,為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則和側(cè)向剛度不規(guī)則;教學(xué)樓4區(qū)含2項(xiàng)不規(guī)則類(lèi)型,為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則和側(cè)向剛度不規(guī)則;綜上教學(xué)樓1區(qū)~4區(qū)均為不規(guī)則結(jié)構(gòu),各結(jié)構(gòu)單體不規(guī)則項(xiàng)見(jiàn)表4。

        教學(xué)樓2區(qū)存在2處局部凸出的單跨框架,在局部凸出位置容易應(yīng)力集中,為了消除局部突出單跨框架對(duì)結(jié)構(gòu)不利影響,需要對(duì)該棟的全樓板進(jìn)行中震作用下的樓板應(yīng)力分析。采用PKPM-PMSAP對(duì)全樓板進(jìn)行中震作用下的樓板應(yīng)力分析,樓板設(shè)置為彈性板6,分析結(jié)果見(jiàn)表5。

        由分析結(jié)果可知,教學(xué)樓2區(qū)樓板在中震作用下的最大拉應(yīng)力為1.68 MPa<2.01 MPa(C30混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值),表明樓板在中震作用下能夠保證處于彈性狀態(tài),不會(huì)出現(xiàn)裂縫。

        3 結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)措施

        3.1 計(jì)算分析加強(qiáng)措施

        山地建筑場(chǎng)地位于坡地抗震不利地段,地震作用按JGJ/T 472-2020《山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》計(jì)算放大系數(shù)。結(jié)構(gòu)建模采用實(shí)際柱底標(biāo)高建模、真實(shí)反應(yīng)山地建筑的吊腳或掉層結(jié)構(gòu)受力特性。計(jì)算考慮不平衡土壓力對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響,局部墻帶入整體計(jì)算,以考慮剛度不均勻造成的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。計(jì)算結(jié)構(gòu)整體抗滑移能力。樓梯間根據(jù)實(shí)際空間關(guān)系調(diào)整框架梁的標(biāo)高,以便模型能準(zhǔn)確反映構(gòu)件布置對(duì)整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的影響。補(bǔ)充樓板中震應(yīng)力分析,找出樓板薄弱位置,必要時(shí)補(bǔ)充穿層柱的屈曲分析。

        3.2 構(gòu)造加強(qiáng)措施

        教學(xué)樓為重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)(乙類(lèi)),按照抗震設(shè)防烈度提高一度采取抗震措施,抗震等級(jí)為二級(jí)?;敗?層吊腳柱截面加大且箍筋全高加密,體積配箍率提高10 %;首層樓板板厚不小于120 mm,配筋雙層雙向布置且配件率不小于0.25 %;位移比較大處(大于1.3)的框架柱縱筋配筋率不小于1.2 %,箍筋直徑不小于10 mm,并全高加密。結(jié)構(gòu)平面局部凸出的單跨框架抗震等級(jí)提高一級(jí)。結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度大于55 m時(shí),長(zhǎng)度方向設(shè)置后澆帶,長(zhǎng)向框架梁配置抗扭縱筋,增加長(zhǎng)度方向的整體性。樓梯采用滑動(dòng)支座。樓梯間短柱的箍筋體積配箍率不小于1.2 %,且全高加密。樓梯間角柱的縱筋配筋率不小于1.2 %,箍筋直徑不小于10 mm,并全高加密。

        3.3 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的措施

        填充墻、女兒墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件均按8度區(qū)的抗震等級(jí)采用相關(guān)構(gòu)造措施加強(qiáng)處理。女兒墻的加強(qiáng)措施:在人流出入口的上方,采用200 mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土女兒墻;在非人流出入口的上方,采用200 mm現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造柱與砌體相結(jié)合的女兒墻,墻頂采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓頂。樓梯間和人流通道處的填充墻,采用雙面鋼絲網(wǎng)砂漿面層進(jìn)行加強(qiáng)。

        4 結(jié)論

        本文對(duì)某一重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)的山地吊腳教學(xué)樓構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、規(guī)則性判定及專(zhuān)項(xiàng)分析,并提出了山地結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)措施,主要結(jié)論:

        (1)教學(xué)樓各結(jié)構(gòu)單元在小震作用下的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求,各個(gè)結(jié)構(gòu)單元均存在一定的抗震不利之處,通過(guò)采取針對(duì)性的加強(qiáng)措施確保結(jié)構(gòu)抗震合理有效。

        (2)教學(xué)樓屬于山地建筑,應(yīng)估計(jì)不利地段對(duì)設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)可能產(chǎn)生的放大作用,計(jì)算地震影響系數(shù)的放大系數(shù)。應(yīng)考慮不平衡土壓力對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響;應(yīng)計(jì)算結(jié)構(gòu)整體抗滑移能力;應(yīng)根據(jù)實(shí)際空間關(guān)系建模分析;必要時(shí)補(bǔ)充樓板應(yīng)力計(jì)算、穿層柱屈曲分析等的專(zhuān)項(xiàng)分析,以確保山地建筑的抗震性能。

        參考文獻(xiàn)

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        [2] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范: GB 50011-2010[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2010.

        [3] 山地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn): JGJ/T 472-2020[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2010.

        [4] 四川省抗震設(shè)防超限高層民用建筑工程界定標(biāo)準(zhǔn): DB51/T 5058-2020[S]. 成都:四川省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳, 2020.

        [5] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范: GB 50009-2012[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2012.4EB139B5-DF77-4B9F-B8E9-6F0ECD5D00D3

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