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摘要：本文笔者根据多年设计实践并结合工程实例，对该工程的基础设计、抗震设计及构造措施等方面进行了阐述。
关键词：工程概况；基础设计; 抗震设计; 砌块的应用
1工程概况
本工程由4栋高层住宅及裙房组成建筑面积为5.7万m2(其中地上部分约为5万m2 ) 其中2栋高层与裙房合为一体组成为1#楼(图1)建筑面积约3.1万m2。该建筑单体有一层地下室平时为机动车停车库,战时为六级人防,层高为4.20m地上一二层为商场层高均为3.90m;其上有二幢分别为3-17层的住宅楼,层高均为2.80m;二三层间设转换层层高为2.00m;建筑物总高度为53.80m;整个底层最长平面尺寸为115.25m最宽一侧为54.20m平面形状呈梯形。
为满足建筑使用功能的要求，结构仅在一二层沿D轴其它均采用后浇带施工缝进行处方向设置一条防震缝，其它均采用后浇带施工缝进行处理，整个1#楼为一个超长超宽大底盘多塔、属平面和竖向均不规则的复杂结构。
2基础设计
本工程基础设计采用纯桩基，在桩型的选择上，根据工程现场的情况、位置情况、施工因素及勘察报告确定采用预应力高强混凝土管桩，主要原因是鉴于本工程施工场地有限，临近建筑物及河道距离相对较近，尽可能减少挤土带来的影响。根据土质勘察报告(略)反映,第⑦1层土为砂质粉土，其Ps=9.59Mpa，N63..5 =28.8击 压缩模量为13.21MPa状态中密，下部为第⑦2层粉砂层，该层作为持力层对控制沉降比较有利。经桩型比较 本工程选用PHC-A600(110)-1313.5b预应力高强混凝土管桩，桩顶绝对标高为-0.600m,桩底绝对标高为-27.100m桩尖进入⑦1层土。
为解决上部总体荷载南北方向差异较大而引起的基础强度和变形问题，采用中国建筑科学研究院编制的JCCAD程序进行了多次计算调整，调整的重点是合理的桩顶反力分布和控制计算沉降量。1#楼底盘宽度比较大，而上部荷重主要集中在南侧，在布桩时不仅要满足竖向荷载的要求。还要满足偏心引起的荷载变化的要求，在总桩数满足强度要求时，南侧桩布置少了，南侧的桩顶反力计算值就会不够，而布置多了，北侧边缘位置的部分桩反而会桩顶反力不够。通过调整，计算结果反映在标准荷载组合下的桩顶反力平均值为1575kN，小于单桩承载力特征值1600kN，且分布均匀。桩群形心和荷载重心的偏心率X向为0，Y向为0.6%(小于1%)符合规范规定计算沉降量为 45mm远小于规范的限值。
根据冲切验算和经验，地下室底板厚取1m由于桩群形心和上部荷载重心重合较好,差异沉降小,板底和板面的应力较均匀,配筋率基本控制在0.27% 。
3 抗震设计
3.1抗震设计主要参数
本工程抗震设防烈度为7度设计地震加速度为0.1g设计地震分组为第一组.建筑场地类别为IV类 建筑重要性属丙类。本工程钢筋混凝土房屋的抗震等级是：1#楼D轴以北框架为三级，南侧框支柱及剪力墙的抗震等级为二级。
3.2本工程超限的主要内容
①单体平面超限。主要表现在建筑平面平面呈梯型(图2)外轮廓变化大，凹口深，北侧外凸8.6m，为外凸方向楼板宽14.2m的60.6%，南侧平面凹口深6.5m，为凹口方向楼板宽15.6m的41.7%，均大于30%的限值：②单体裙房部分相连，上为二幢高层，为大底盘双塔结构：③主体属框支剪力墙结构，裙房顶设梁板转换层，属复杂高层。
3.3超限计算的考虑
1#楼上部结构采用中国建筑科学研究院编制的P M C A D、 S E T W E 、P M S A P电算程序进行计算。本工程因属平面和竖向均不规则的超限高层结构，因此采用了二种程序进行计算对比。一种是采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等杆件，用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙进行计算分析的S E T W E程序，其墙元具有平面内、平面外的刚度，楼板根据需要可假定为平面内无限刚、分块无限刚分块无限刚带弹性板、弹性楼板。另一种是基于广义协调理论和子结构技术开发的，能够任意开洞的细分墙单元和多边形楼板单元，并突出细分墙元进行有限元计算分析的PMSAP程序，其面内刚度和面外刚度分别由平面应力膜和弯曲板进行模拟，楼板参与整体结构的计算分析，能较好地体现剪力墙和楼板的真实变形及受力状态。通过电算比对进行结构构件布置的调，整使二种程序计算的结果趋于接近，并控制主要的计算结果指标符合规范对计算的要求，以确保结构的抗震性能。
本次计算1#楼应用SETWE数据前处理特殊构件补充定义严格定义了框支柱(梁)、角柱，对于凹口变化较大处临近区域的楼板均按弹性板假定进行计算。考虑藕联并对1#楼进行多塔设定。
本次计算控制的主要计算结果有结构的周期、层间位移、平动及扭转系数、层间刚度比、剪重比、有效质量系数及高位转换上下层等效刚度比等。
在结构初算时，一方面主要控制计算参数的合理取值，包括竖向荷载按模拟施工加荷计算方式：计算X、Y两个方向的风荷载和地震力：结构类型按复杂高层结构考虑：不对全楼强制采用刚性楼板假定(人工干预设置弹性板)：振型组合考虑藕联：考虑双向地震扭转效应：连梁刚度按0.7折减：框支柱剪力的调整：顶塔楼内力放大：强制指定转换层以下为薄弱层等。另一方面确定材料强度和构件尺寸，如轉换层及转换层以下混凝土强度取C 3 5，核心抗震墙取350，四七层混凝土强度取C35核心抗震墙取300八层及八层以上混凝土强度取C30，抗震墙均取200等。经电算后发现存在的主要问题是：第三层的最大层间位移比达1.49>1.4，结构的扭转效应明显，凹口处和墙肢集中处的连梁超筋较多，并且转换层上下刚度比接近2，对结构的抗震极为不利。为此在设计上作如下处理：
(1)调整抗震墙的位置，特别是北侧外凸的抗震墙并且适当调整增加抗震墙的长度部分有条件剪力墙的洞口处，连梁高度做高，加大外围构件的刚度。
(2)第三层的扭转效应比较明显，且为结构转换层，为加强整体刚度和抗扭能力，此层的凹口板全部贯通，连同整个屋面板板厚取200，配筋率大于0.35%，双层双向贯通，上部标准层在凹口内侧设一宽为1.5m，厚为120mm的连接板，并设边梁加强，以减小凹口深，度配筋为双层双向Ф12@150。
(3)在满足位移、扭矩、周期和最小地震剪力的条件下，上部剪力墙尽可能减少，转换层下电梯井周围的墙体加厚，由初算时的350改为450，同时注意整体的刚度均匀，另外提高转换层及转换层以下部分混凝土的强度，由原C35改为C40，通过墙加厚和提高混凝土强度来补偿结构的刚度，避免上下刚度突变，将转换层上下刚度比控制在1左右。
(4)部分洞口的连梁超筋，通过调低连梁的刚度折减系数至0.6予以解决。对极个别连梁超筋严重的，考虑地震作用时其退出工作，将梁端设为铰接。
4构造措施
设计超限高层时，应特别重视抗震构造措施，工程设计中主要采取如下一些措施：
(1)因地下室顶板兼作人防顶板板，厚取200，以增大地下室结构整体刚度，保证上部结构在地下室顶板处接近嵌固在结构防震缝的位置处，楼板中有应力集中，地下室顶板的配筋率应大于0.35%和计算结果双控。
(2)提高底部加强区的配筋率，对结构薄弱层部位进行加强。尤其是部分加厚的墙肢，由于其高厚比较小，有些接近或小于4，整个墙肢按柱进行设计，其配筋率、配箍率、轴压比等均按二级抗震柱的要求设计。
关键词：工程概况；基础设计; 抗震设计; 砌块的应用
1工程概况
本工程由4栋高层住宅及裙房组成建筑面积为5.7万m2(其中地上部分约为5万m2 ) 其中2栋高层与裙房合为一体组成为1#楼(图1)建筑面积约3.1万m2。该建筑单体有一层地下室平时为机动车停车库,战时为六级人防,层高为4.20m地上一二层为商场层高均为3.90m;其上有二幢分别为3-17层的住宅楼,层高均为2.80m;二三层间设转换层层高为2.00m;建筑物总高度为53.80m;整个底层最长平面尺寸为115.25m最宽一侧为54.20m平面形状呈梯形。
为满足建筑使用功能的要求，结构仅在一二层沿D轴其它均采用后浇带施工缝进行处方向设置一条防震缝，其它均采用后浇带施工缝进行处理，整个1#楼为一个超长超宽大底盘多塔、属平面和竖向均不规则的复杂结构。
2基础设计
本工程基础设计采用纯桩基，在桩型的选择上，根据工程现场的情况、位置情况、施工因素及勘察报告确定采用预应力高强混凝土管桩，主要原因是鉴于本工程施工场地有限，临近建筑物及河道距离相对较近，尽可能减少挤土带来的影响。根据土质勘察报告(略)反映,第⑦1层土为砂质粉土，其Ps=9.59Mpa，N63..5 =28.8击 压缩模量为13.21MPa状态中密，下部为第⑦2层粉砂层，该层作为持力层对控制沉降比较有利。经桩型比较 本工程选用PHC-A600(110)-1313.5b预应力高强混凝土管桩，桩顶绝对标高为-0.600m,桩底绝对标高为-27.100m桩尖进入⑦1层土。
为解决上部总体荷载南北方向差异较大而引起的基础强度和变形问题，采用中国建筑科学研究院编制的JCCAD程序进行了多次计算调整，调整的重点是合理的桩顶反力分布和控制计算沉降量。1#楼底盘宽度比较大，而上部荷重主要集中在南侧，在布桩时不仅要满足竖向荷载的要求。还要满足偏心引起的荷载变化的要求，在总桩数满足强度要求时，南侧桩布置少了，南侧的桩顶反力计算值就会不够，而布置多了，北侧边缘位置的部分桩反而会桩顶反力不够。通过调整，计算结果反映在标准荷载组合下的桩顶反力平均值为1575kN，小于单桩承载力特征值1600kN，且分布均匀。桩群形心和荷载重心的偏心率X向为0，Y向为0.6%(小于1%)符合规范规定计算沉降量为 45mm远小于规范的限值。
根据冲切验算和经验，地下室底板厚取1m由于桩群形心和上部荷载重心重合较好,差异沉降小,板底和板面的应力较均匀,配筋率基本控制在0.27% 。
3 抗震设计
3.1抗震设计主要参数
本工程抗震设防烈度为7度设计地震加速度为0.1g设计地震分组为第一组.建筑场地类别为IV类 建筑重要性属丙类。本工程钢筋混凝土房屋的抗震等级是：1#楼D轴以北框架为三级，南侧框支柱及剪力墙的抗震等级为二级。
3.2本工程超限的主要内容
①单体平面超限。主要表现在建筑平面平面呈梯型(图2)外轮廓变化大，凹口深，北侧外凸8.6m，为外凸方向楼板宽14.2m的60.6%，南侧平面凹口深6.5m，为凹口方向楼板宽15.6m的41.7%，均大于30%的限值：②单体裙房部分相连，上为二幢高层，为大底盘双塔结构：③主体属框支剪力墙结构，裙房顶设梁板转换层，属复杂高层。
3.3超限计算的考虑
1#楼上部结构采用中国建筑科学研究院编制的P M C A D、 S E T W E 、P M S A P电算程序进行计算。本工程因属平面和竖向均不规则的超限高层结构，因此采用了二种程序进行计算对比。一种是采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等杆件，用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙进行计算分析的S E T W E程序，其墙元具有平面内、平面外的刚度，楼板根据需要可假定为平面内无限刚、分块无限刚分块无限刚带弹性板、弹性楼板。另一种是基于广义协调理论和子结构技术开发的，能够任意开洞的细分墙单元和多边形楼板单元，并突出细分墙元进行有限元计算分析的PMSAP程序，其面内刚度和面外刚度分别由平面应力膜和弯曲板进行模拟，楼板参与整体结构的计算分析，能较好地体现剪力墙和楼板的真实变形及受力状态。通过电算比对进行结构构件布置的调，整使二种程序计算的结果趋于接近，并控制主要的计算结果指标符合规范对计算的要求，以确保结构的抗震性能。
本次计算1#楼应用SETWE数据前处理特殊构件补充定义严格定义了框支柱(梁)、角柱，对于凹口变化较大处临近区域的楼板均按弹性板假定进行计算。考虑藕联并对1#楼进行多塔设定。
本次计算控制的主要计算结果有结构的周期、层间位移、平动及扭转系数、层间刚度比、剪重比、有效质量系数及高位转换上下层等效刚度比等。
在结构初算时，一方面主要控制计算参数的合理取值，包括竖向荷载按模拟施工加荷计算方式：计算X、Y两个方向的风荷载和地震力：结构类型按复杂高层结构考虑：不对全楼强制采用刚性楼板假定(人工干预设置弹性板)：振型组合考虑藕联：考虑双向地震扭转效应：连梁刚度按0.7折减：框支柱剪力的调整：顶塔楼内力放大：强制指定转换层以下为薄弱层等。另一方面确定材料强度和构件尺寸，如轉换层及转换层以下混凝土强度取C 3 5，核心抗震墙取350，四七层混凝土强度取C35核心抗震墙取300八层及八层以上混凝土强度取C30，抗震墙均取200等。经电算后发现存在的主要问题是：第三层的最大层间位移比达1.49>1.4，结构的扭转效应明显，凹口处和墙肢集中处的连梁超筋较多，并且转换层上下刚度比接近2，对结构的抗震极为不利。为此在设计上作如下处理：
(1)调整抗震墙的位置，特别是北侧外凸的抗震墙并且适当调整增加抗震墙的长度部分有条件剪力墙的洞口处，连梁高度做高，加大外围构件的刚度。
(2)第三层的扭转效应比较明显，且为结构转换层，为加强整体刚度和抗扭能力，此层的凹口板全部贯通，连同整个屋面板板厚取200，配筋率大于0.35%，双层双向贯通，上部标准层在凹口内侧设一宽为1.5m，厚为120mm的连接板，并设边梁加强，以减小凹口深，度配筋为双层双向Ф12@150。
(3)在满足位移、扭矩、周期和最小地震剪力的条件下，上部剪力墙尽可能减少，转换层下电梯井周围的墙体加厚，由初算时的350改为450，同时注意整体的刚度均匀，另外提高转换层及转换层以下部分混凝土的强度，由原C35改为C40，通过墙加厚和提高混凝土强度来补偿结构的刚度，避免上下刚度突变，将转换层上下刚度比控制在1左右。
(4)部分洞口的连梁超筋，通过调低连梁的刚度折减系数至0.6予以解决。对极个别连梁超筋严重的，考虑地震作用时其退出工作，将梁端设为铰接。
4构造措施
设计超限高层时，应特别重视抗震构造措施，工程设计中主要采取如下一些措施：
(1)因地下室顶板兼作人防顶板板，厚取200，以增大地下室结构整体刚度，保证上部结构在地下室顶板处接近嵌固在结构防震缝的位置处，楼板中有应力集中，地下室顶板的配筋率应大于0.35%和计算结果双控。
(2)提高底部加强区的配筋率，对结构薄弱层部位进行加强。尤其是部分加厚的墙肢，由于其高厚比较小，有些接近或小于4，整个墙肢按柱进行设计，其配筋率、配箍率、轴压比等均按二级抗震柱的要求设计。