论文部分内容阅读
【摘要】：根据该项目的情况，介绍了地下结构基础选型、地下结构设计以及上部结构的分析和设计。
【关键词】：基础选型；地裂缝；结构构造措施；短柱的设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
工程为一栋三层销售中心，一层地下室及两栋L型31层塔楼，底部三层商业将塔楼连成整体，使该建筑成为大底盘多塔高层建筑，地下二层，地下室在主楼范围内为核六级、常六级防空地下室，在销售中心和商业裙房间设置了两个连廊，该项目总建筑面积19.22万m2，两栋塔楼建筑总高度99.95m，本工程抗震设防类别为：裙房地下一层至三层商业部分为乙类，上部公寓塔楼及销售中心为丙类，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第一组，地震加速度为0.2g，建筑场地类别为Ⅱ类，设计特征周期为0.35s。
二、地下结构基础选型及地下结构设计
本工程基础底标高为-10.650米，开挖后的基础底土层为2层黄土状土，地基承载力特征值为180Kpa，不管是主楼还是裙房，天然地基承载力均不能满足作为基础持力层的要求。
根据勘察报告剖面图及地下水位的高程可判断，基础开挖后，现有的非自重湿陷性黄土均已挖除，不用考虑湿陷性的消除，可按一般地区的规定进行设计。
根据有关规定，本工程主楼部分为二类建筑，裙房部分未与主楼脱缝，规范并未明确进行规定作为多层的裙房是按三类还是按二类，根据当地习惯做法，此类裙房一般按二类退距，为了弄清裙房部分是按二类还是按三类进行退让，甲方和我们共同组织了一个包括规范主编人员和知名勘察大师在内的专家论证会，根据会议结论，地裂缝主要成因是大量抽取地下承压水导致的，因此规定禁止开采地下承压水，该段地裂缝在近年来无活动，呈隐伏状，地裂缝不会对多层裙房产生较大影响，可按三类场地进行；对于跨越地裂缝的连廊，把连廊的全部基础做的地裂缝的上盘，并采用条形基础，加大整体刚度，对于后期可能出现的错缝，甲方可根据实际需要利用建筑做法进行处理。
根据该规定，建筑物底边外沿（桩基时为桩端外沿）至地裂缝的最小避让距离二类建筑上盘20米，三类建筑上盘6米，下盘4米，且二、三类建筑基础的任何部分都不得进入主变形区内（上盘主变型区为0~6米，下盘主变型区0~4米），由于地裂缝的限制，主楼内的桩长必须限制在28米内，才能保证桩端外沿至地裂缝的距离不小于20米，根据对比分析，主楼采用直径700，桩长28米的混凝土灌注桩加后压浆技术，根据试桩报告及最后的工程桩检测报告，单桩极限承载力可达到9000KN，满足设计要求；主楼基础采用桩基承台，承台厚度2米；裙房采用柱下CFG桩+扩展基础，既保证了柱下承载力的要求，又达到了利用复合地基解决地裂缝避让距离的目的，为甲方节约了成本；主楼范围内由于为人防地下室，该地下室底板厚度400，采用14@150双层双向配筋，并设6@450X450拉结筋，非人防底板厚度250，采用12@150双层双向配筋。为了解决场地土对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性的问题，所有基础及底板下均设C20混凝土垫层，更有利于保护钢筋的腐蚀问题。
根据规范对结构嵌固端的规定，地下室顶板楼板厚度要求不小于180mm,为了充分发挥楼板的强度，地下室顶板采用250厚的楼板，除升降板及开大洞处设置次梁外，其余均不设置次梁，这样既充分发挥了楼板的强度，又方便了地下室顶板的施工，也利于了设备专业的喷头布置，总体上节约了成本，地下二层顶板采用了普通的梁板结构体系，人防范围内板厚200mm，除人防范围外楼板厚度120mm；除垃圾清运车道因荷载较大采用井字梁外，其余均采用十字交叉梁。
三、上部结构分析和设计
1）、结构平面布置
两个塔楼采用框架-剪力墙结构，塔楼平面呈“L”型，详图一，在L型中部及L型两端头楼电梯间设置三个核心筒，并在周边和端头根据建筑墙体布置设置剪力墙，使框架、剪力墙二者通过楼盖协同工作，以滿足建筑物的抗侧要求；为了解决L型阴角处的应力集中，在L型阴角处设置斜向梁板结构，保证了水平荷载的传力。
图一工程图
2）、判断结构是否为超限结构
a）、根据平面尺寸判定结构平面是否规则，L/B=74.9/18=4.2<5.0,l/Bmax=48.5/66.5=0.73>0.30,l/b=48.5/18=2.69>1.5,根据平面尺寸判断，该塔楼为平面不规则结构，b)、根据计算判断是否属于扭转不规则，结构整体分析计算采用了PKPM的SATWE，计算中考虑了双向地震作用和偶然偏心的扭转偶联影响，在考虑偶然偏心作用下的扭转位移比均不大于1.2，故不属于扭转不规则；c)、尺寸突变，本工程为双塔结构（本工程两栋塔楼的层数、平面和刚度接近，且塔楼对底盘对称布置，塔楼结构与底盘结构质心的距离（32.27-22.22=10.05）小于底盘相应边长（73.4x20%=14.68）的20%，满足多塔要求），竖向尺寸突变。根据以上分析判断和审图公司沟通，本结构不属于超限结构，不需进行超限审查。
3）、结构构造措施
a）、梁板体系
本工程二、三层商业部分采用单项梁板结构体系，三层屋面因荷载较大，采用井字梁，大底盘屋面楼板厚度采用150厚，采用了10@200双层双向配筋，且底盘屋面上、下层结构的楼板也采用了双层双向配筋，并适当加强了楼板配筋；因建筑外立面需要，对于标准层的梁截面高度做了500的限制，以及在楼道内大部分水暖管要穿梁，根据计算，适当放大了梁的配筋，并增加了通长钢筋的数量。
b)、柱截面及混凝土强度
本工程塔楼下根据建筑要求，需在地下室设置停车位，保证一个方向柱截面不大于900，因商业需要，另一个方向柱截面也不能太大，为了达到建筑要求，满足规范轴压比的要求，在底部加强区及以上两层采用C60混凝土，塔楼以上根据计算采用C55~C30混凝土，底部最大截面900X1300。
c）、抗震等级
本工程商业部分抗震设防分类为乙类，底部加强区及上一层抗震等级为特一级，其余抗震等级为一级，在塔楼之间的裙房连接体的屋面梁采取了加强措施，塔楼中与裙房连接体相连的柱、剪力墙，从地下一层至裙房屋面上一层的高度范围内，暗柱及柱的最小配筋率进行了适当提高，柱箍筋在裙房屋面上下层的范围内进行了全高加密。
d)、短柱的设计
在标准层由于层高较低，框架柱形成了剪跨比小于2的柱，对于此类柱采取了全高加密箍筋，并采用井字复合箍，且其体积配箍率不小于1.2%，箍筋直径除满足此构造及计算外，直径不小于12，间距不大于100，肢距不大于200，以此来提高了该框架柱0.05个轴压比。
四、小结
本工程在设计过程中，遇到了湿陷性黄土、土壤具有弱腐蚀性、地裂缝、人防地下室、大底盘多塔等大部分在工程设计中遇到的问题，通过方案的优化必选，实现了建筑设计的功能和造型。也是体现了事务所精细化、节约化的设计理念，在设计过程中及完成后得到了甲方的认可。
【关键词】：基础选型；地裂缝；结构构造措施；短柱的设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
工程为一栋三层销售中心，一层地下室及两栋L型31层塔楼，底部三层商业将塔楼连成整体，使该建筑成为大底盘多塔高层建筑，地下二层，地下室在主楼范围内为核六级、常六级防空地下室，在销售中心和商业裙房间设置了两个连廊，该项目总建筑面积19.22万m2，两栋塔楼建筑总高度99.95m，本工程抗震设防类别为：裙房地下一层至三层商业部分为乙类，上部公寓塔楼及销售中心为丙类，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第一组，地震加速度为0.2g，建筑场地类别为Ⅱ类，设计特征周期为0.35s。
二、地下结构基础选型及地下结构设计
本工程基础底标高为-10.650米，开挖后的基础底土层为2层黄土状土，地基承载力特征值为180Kpa，不管是主楼还是裙房，天然地基承载力均不能满足作为基础持力层的要求。
根据勘察报告剖面图及地下水位的高程可判断，基础开挖后，现有的非自重湿陷性黄土均已挖除，不用考虑湿陷性的消除，可按一般地区的规定进行设计。
根据有关规定，本工程主楼部分为二类建筑，裙房部分未与主楼脱缝，规范并未明确进行规定作为多层的裙房是按三类还是按二类，根据当地习惯做法，此类裙房一般按二类退距，为了弄清裙房部分是按二类还是按三类进行退让，甲方和我们共同组织了一个包括规范主编人员和知名勘察大师在内的专家论证会，根据会议结论，地裂缝主要成因是大量抽取地下承压水导致的，因此规定禁止开采地下承压水，该段地裂缝在近年来无活动，呈隐伏状，地裂缝不会对多层裙房产生较大影响，可按三类场地进行；对于跨越地裂缝的连廊，把连廊的全部基础做的地裂缝的上盘，并采用条形基础，加大整体刚度，对于后期可能出现的错缝，甲方可根据实际需要利用建筑做法进行处理。
根据该规定，建筑物底边外沿（桩基时为桩端外沿）至地裂缝的最小避让距离二类建筑上盘20米，三类建筑上盘6米，下盘4米，且二、三类建筑基础的任何部分都不得进入主变形区内（上盘主变型区为0~6米，下盘主变型区0~4米），由于地裂缝的限制，主楼内的桩长必须限制在28米内，才能保证桩端外沿至地裂缝的距离不小于20米，根据对比分析，主楼采用直径700，桩长28米的混凝土灌注桩加后压浆技术，根据试桩报告及最后的工程桩检测报告，单桩极限承载力可达到9000KN，满足设计要求；主楼基础采用桩基承台，承台厚度2米；裙房采用柱下CFG桩+扩展基础，既保证了柱下承载力的要求，又达到了利用复合地基解决地裂缝避让距离的目的，为甲方节约了成本；主楼范围内由于为人防地下室，该地下室底板厚度400，采用14@150双层双向配筋，并设6@450X450拉结筋，非人防底板厚度250，采用12@150双层双向配筋。为了解决场地土对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性的问题，所有基础及底板下均设C20混凝土垫层，更有利于保护钢筋的腐蚀问题。
根据规范对结构嵌固端的规定，地下室顶板楼板厚度要求不小于180mm,为了充分发挥楼板的强度，地下室顶板采用250厚的楼板，除升降板及开大洞处设置次梁外，其余均不设置次梁，这样既充分发挥了楼板的强度，又方便了地下室顶板的施工，也利于了设备专业的喷头布置，总体上节约了成本，地下二层顶板采用了普通的梁板结构体系，人防范围内板厚200mm，除人防范围外楼板厚度120mm；除垃圾清运车道因荷载较大采用井字梁外，其余均采用十字交叉梁。
三、上部结构分析和设计
1）、结构平面布置
两个塔楼采用框架-剪力墙结构，塔楼平面呈“L”型，详图一，在L型中部及L型两端头楼电梯间设置三个核心筒，并在周边和端头根据建筑墙体布置设置剪力墙，使框架、剪力墙二者通过楼盖协同工作，以滿足建筑物的抗侧要求；为了解决L型阴角处的应力集中，在L型阴角处设置斜向梁板结构，保证了水平荷载的传力。
图一工程图
2）、判断结构是否为超限结构
a）、根据平面尺寸判定结构平面是否规则，L/B=74.9/18=4.2<5.0,l/Bmax=48.5/66.5=0.73>0.30,l/b=48.5/18=2.69>1.5,根据平面尺寸判断，该塔楼为平面不规则结构，b)、根据计算判断是否属于扭转不规则，结构整体分析计算采用了PKPM的SATWE，计算中考虑了双向地震作用和偶然偏心的扭转偶联影响，在考虑偶然偏心作用下的扭转位移比均不大于1.2，故不属于扭转不规则；c)、尺寸突变，本工程为双塔结构（本工程两栋塔楼的层数、平面和刚度接近，且塔楼对底盘对称布置，塔楼结构与底盘结构质心的距离（32.27-22.22=10.05）小于底盘相应边长（73.4x20%=14.68）的20%，满足多塔要求），竖向尺寸突变。根据以上分析判断和审图公司沟通，本结构不属于超限结构，不需进行超限审查。
3）、结构构造措施
a）、梁板体系
本工程二、三层商业部分采用单项梁板结构体系，三层屋面因荷载较大，采用井字梁，大底盘屋面楼板厚度采用150厚，采用了10@200双层双向配筋，且底盘屋面上、下层结构的楼板也采用了双层双向配筋，并适当加强了楼板配筋；因建筑外立面需要，对于标准层的梁截面高度做了500的限制，以及在楼道内大部分水暖管要穿梁，根据计算，适当放大了梁的配筋，并增加了通长钢筋的数量。
b)、柱截面及混凝土强度
本工程塔楼下根据建筑要求，需在地下室设置停车位，保证一个方向柱截面不大于900，因商业需要，另一个方向柱截面也不能太大，为了达到建筑要求，满足规范轴压比的要求，在底部加强区及以上两层采用C60混凝土，塔楼以上根据计算采用C55~C30混凝土，底部最大截面900X1300。
c）、抗震等级
本工程商业部分抗震设防分类为乙类，底部加强区及上一层抗震等级为特一级，其余抗震等级为一级，在塔楼之间的裙房连接体的屋面梁采取了加强措施，塔楼中与裙房连接体相连的柱、剪力墙，从地下一层至裙房屋面上一层的高度范围内，暗柱及柱的最小配筋率进行了适当提高，柱箍筋在裙房屋面上下层的范围内进行了全高加密。
d)、短柱的设计
在标准层由于层高较低，框架柱形成了剪跨比小于2的柱，对于此类柱采取了全高加密箍筋，并采用井字复合箍，且其体积配箍率不小于1.2%，箍筋直径除满足此构造及计算外，直径不小于12，间距不大于100，肢距不大于200，以此来提高了该框架柱0.05个轴压比。
四、小结
本工程在设计过程中，遇到了湿陷性黄土、土壤具有弱腐蚀性、地裂缝、人防地下室、大底盘多塔等大部分在工程设计中遇到的问题，通过方案的优化必选，实现了建筑设计的功能和造型。也是体现了事务所精细化、节约化的设计理念，在设计过程中及完成后得到了甲方的认可。