（中山中瑞建筑裝飾工程有限公司，廣東 中山 528400）

大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算分析

陳新軍

（中山中瑞建筑裝飾工程有限公司，廣東 中山 528400）

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，為滿(mǎn)足人們對(duì)建筑的大量需求，大底盤(pán)的需求空間越來(lái)越大，大底盤(pán)結(jié)構(gòu)逐漸受到重視，本文主要以具體工程為例，分析探討了大底盤(pán)結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，希望能為相關(guān)人員帶來(lái)一些幫助。

大底盤(pán)結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)計(jì)算

隨著人們對(duì)生活水平的逐漸提高，對(duì)于住宅配套工程的停車(chē)空間等需求原來(lái)越大，在多棟高層建筑的底部為滿(mǎn)足人們的需要通常會(huì)采用大底盤(pán)設(shè)計(jì)，本文主要以具體工程為例，結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。

1 工程概述

本工程由兩層地下室、裙樓和主樓組成，屬于商住兩用的綜合建筑，總高度為96.6m，總建筑面積設(shè)計(jì)為70540 m2，地下室2層為人防地下室，平時(shí)作為停車(chē)庫(kù)，總建筑面積為11260 m2，地下室一層總建筑面積為11190 m2，裙樓1～3層為商場(chǎng)，4～5層為備用層，5層以上為住宅層。本工程設(shè)計(jì)抗震防烈度等級(jí)為8度第一組，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為III類(lèi)。在主樓的設(shè)計(jì)中采用了筏板基礎(chǔ)和灌注樁設(shè)計(jì)。

依照建筑的使用要求和規(guī)范要求，主樓建筑結(jié)構(gòu)采用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，在平面設(shè)計(jì)中，剪力墻設(shè)計(jì)在樓梯和電梯間，樓蓋梁采用的是寬扁梁設(shè)計(jì)。在地下室的平面設(shè)計(jì)中，外墻采用鋼筋混凝土，停車(chē)場(chǎng)柱網(wǎng)設(shè)計(jì)為8.4m。在剪力墻的設(shè)計(jì)中，車(chē)庫(kù)樓梯、通風(fēng)道等處設(shè)置了剪力墻保證高層建筑的抗震力。

2 大底盤(pán)結(jié)構(gòu)計(jì)算

在本計(jì)算中采用的是SATWE軟件，考慮了逆轉(zhuǎn)藕聯(lián)，整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用抗震分析計(jì)算，結(jié)構(gòu)的振型結(jié)構(gòu)和自振周期見(jiàn)表1，以扭轉(zhuǎn)為主和以平動(dòng)為主的第一周期相差0.82s，設(shè)計(jì)要求符合JGJ3-1020中的規(guī)定。

每個(gè)振型的側(cè)振成分和扭轉(zhuǎn)成分之和均為1.0，測(cè)針振型的異地周期和第二周期很接近。在常規(guī)的剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，自振周期一般設(shè)定為（0.06～0.12）n， n代表建筑物的樓層數(shù)，從表1中可以看出本工程屬于一般的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖1 振型曲線

表1 結(jié)構(gòu)基本自身周期

表2 結(jié)構(gòu)最大位移和位移角

表3 特征點(diǎn)計(jì)算沉降值

從計(jì)算的振型圖中，可以得到以扭轉(zhuǎn)為主的振型主要集中在在了前三個(gè)振型中，這與結(jié)構(gòu)平面以及機(jī)構(gòu)整體剛度相關(guān)，31層以上的機(jī)房質(zhì)量和剛度最小，頂層轉(zhuǎn)角最大，如圖1所示。在裙樓高度內(nèi)，結(jié)構(gòu)變形很少，住宅的樓層越高位移逐漸加大，說(shuō)明在此設(shè)計(jì)中主樓結(jié)構(gòu)的震動(dòng)受到裙樓的設(shè)計(jì)影響，在地震作用下在頂層X(jué)向出現(xiàn)最大位移角，在第15層出現(xiàn)Y向最大位移角，結(jié)構(gòu)最大位移和位移角見(jiàn)表2。

在驗(yàn)算計(jì)算結(jié)果中，采用了時(shí)程分析法計(jì)算彈性時(shí)程時(shí)程分析法與底部件立法最大的差別在于能夠計(jì)算出每一時(shí)刻存在的地震應(yīng)力。建筑物結(jié)構(gòu)自振周期要比地震波的持續(xù)時(shí)間大3～4倍，地震波的時(shí)間間隔取0.2s，建筑物結(jié)構(gòu)基本自振周期需要超過(guò)12s，輸入地震最大減速度為70cm/s2，分析彈性時(shí)程結(jié)果，每個(gè)計(jì)算結(jié)果都必須大于振型分解底部剪力的65%。

在樁基承載力計(jì)算中，地下車(chē)庫(kù)部分設(shè)計(jì)的人工挖孔樁直徑0.9m，樁端阻力特征值為1100kPa，要求樁端進(jìn)圖持力層至少2m，若是取擴(kuò)大頭直徑為2m，依照設(shè)計(jì)要求，單樁豎向承載力特征值為Quk=Qsk+Qpk=2746，滿(mǎn)足豎向承載力的要求，樁身強(qiáng)度為0.65FcA =3707，滿(mǎn)足要求，式中A為樁身面積。

在地基變形驗(yàn)算中，樁身剛度與地基相比認(rèn)為是無(wú)限大，樁底沉降部分包括群樁效應(yīng)、樁身壓縮變形等。在樁頂外荷載作用下，樁底土的豎向應(yīng)力較小，在平面上的豎向壓力為1.5D，樁距若是大于1.5D，群樁效應(yīng)就很小，可以不計(jì)，在本工程中樁距全部大于1.5D，因此在計(jì)算中不考慮群樁效應(yīng)，由于擴(kuò)底樁樁長(zhǎng)很短，因此認(rèn)為有摩擦造成的沉降很小，不計(jì)算。樁頂沉降S=Sbl+Sc，Sb1指的是樁身的壓縮變型，Sc指的是樁底土的壓縮變型。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

3 大底盤(pán)結(jié)構(gòu)采取的措施

通過(guò)以上分析，可以看出裙樓的剛度對(duì)于樓房的振型影響是非常大的，尤其是底階振型，影響更加明顯，裙樓的設(shè)計(jì)將會(huì)直接影響主樓結(jié)構(gòu)的震動(dòng)，主樓在裙樓高度范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)變形很小，裙樓以上的高度結(jié)構(gòu)變形就比較大。在此建筑的設(shè)計(jì)中，由于結(jié)構(gòu)整體剛度設(shè)計(jì)并不對(duì)稱(chēng)，因此建筑結(jié)構(gòu)會(huì)在水平向地震力的作用下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，因此在設(shè)計(jì)中，需要增加裙樓屋頂層屋面板的厚度，保證地震力的傳遞。

針對(duì)本工程計(jì)算結(jié)果確定結(jié)構(gòu)的最薄弱地方，為提高抗震性能，除去一些材料的質(zhì)量因素之外，在設(shè)計(jì)中采用以下措施。主樓6層以下的樓房設(shè)計(jì)，框架柱設(shè)定了由附加縱向的芯柱，附加截面積超過(guò)柱截面積的0.8%。主樓和裙樓的抗震等級(jí)都依照一級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在地下室的銜接中，設(shè)沉降后澆帶，采用高標(biāo)號(hào)的混凝土澆筑，由于單樁荷載力較大，因此在堆載中時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)。針對(duì)大體積混凝土的使用，需要保證混凝土使施工完成后大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1.2倍。

主樓的設(shè)計(jì)核心筒（主要是樓梯以及電梯）、建筑1層、建筑4層所采用的樓板需要進(jìn)行加厚處理，在這里采用的是雙層雙向配筋，嚴(yán)格控制主樓4樓以下剪力墻的軸壓比，加強(qiáng)31層以上的剪力墻配筋。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要以具體工程為例，分析研究了大底盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。當(dāng)前的住宅建筑通常是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，因此需要正確對(duì)待超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題，在各個(gè)獨(dú)立單元的設(shè)計(jì)中需要合理布置結(jié)構(gòu)形式，為提高建筑的結(jié)構(gòu)安全性和延展性，可以設(shè)計(jì)沉降觀察點(diǎn)等。

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