石博文

（中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司 湖北武漢 430014）

0 引言

自從我國改革開放之后整體經(jīng)濟(jì)水平得到了明顯的發(fā)展，這也為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了許多的空間。城鎮(zhèn)化的進(jìn)程在不斷加快，國家對建筑行業(yè)的投入和重視程度也在不斷提高。隨著商業(yè)活動的日益增多和商業(yè)建筑的高速發(fā)展，高層寫字樓的建設(shè)已成為當(dāng)下的熱點(diǎn)話題[1]。對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員，必須準(zhǔn)確掌握建筑本身的設(shè)計(jì)特征以及結(jié)構(gòu)體系的特殊性，做好設(shè)計(jì)的安全規(guī)范，為建筑增值。

1 某多功能高層寫字樓介紹

本文以某工程案例為例，該高層寫字樓位處于城市主干道旁，集酒店、辦公、休閑、商務(wù)等多功能于一體。該建筑整體面積超過3萬m2，建筑的整體層數(shù)19層，上下分別17層、2層，其中涉及到2層局部裙房。整體結(jié)構(gòu)應(yīng)用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，裙房應(yīng)用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。抗震烈度為Ⅵ度，抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類，框架、剪力墻的抗震等級為2級，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等級為甲級。

2 某多功能高層寫字樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

針對上述工程，建筑結(jié)構(gòu)的主體應(yīng)用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其中電梯井以外的所有結(jié)構(gòu)均應(yīng)用對稱布置的方法。剪力墻的截面300mm，混凝土柱的截面尺寸從下面10層500×500mm、以上450×450mm。

而在裙房方面，標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)尺寸為8m×8m，其頂層設(shè)置有40m×20m的大會議室，其樓蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案主要有3種：①設(shè)置井字梁樓蓋；②設(shè)置成網(wǎng)架形式；③采用預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁疊合樓蓋。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案比選時(shí)，應(yīng)用井字梁的樓蓋，梁體高度跨度為短邊跨度設(shè)置為1400mm。為了滿足會議室的梁下凈高要求，采用該結(jié)構(gòu)形式時(shí)，樓層的層高需要在5m以上，這會導(dǎo)致樓層層高過高且大幅度增加成本，存在和建筑整體造型不協(xié)調(diào)的問題。若采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，雖然可以大幅降低樓層高度，但是該結(jié)構(gòu)形式冬季保溫能力較差，夏季的陽光會直射進(jìn)會議室，導(dǎo)致會議室內(nèi)部溫度過高、光線過亮，嚴(yán)重影響其正常使用。對此，裙房屋蓋的設(shè)計(jì)采用了第三種結(jié)構(gòu)方案，即預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁疊合樓蓋?；炷量蚣芰毫焊呷】缍鹊?/20，截面尺寸取為700×1000mm。在澆筑施工過程中需要預(yù)留孔洞，保障澆筑施工后可以達(dá)到相應(yīng)張拉強(qiáng)度。張拉預(yù)應(yīng)力筋孔道灌漿時(shí)摻入配置3/10000的鋁粉，以確保填充質(zhì)量，使水泥漿更緊密的填充孔道。當(dāng)采用該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)，不但可以提升樓層的凈高，同時(shí)還可以控制樓蓋的綜合造價(jià)，符合了建筑的綠色設(shè)計(jì)理念。

高層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能的采用簡單對稱、規(guī)則均勻的結(jié)構(gòu)平面[2]。結(jié)構(gòu)應(yīng)具有明確的傳力途徑，能有效估計(jì)結(jié)構(gòu)在豎向荷載、風(fēng)荷載及地震作用下的效應(yīng)及變形。若采用純框架結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)的整體變形屬于剪切型，其抗側(cè)剛度較小，頂部的變形較大而下部的變形較小。而如果在建筑的電梯井處布置剪力墻，并在相應(yīng)位置增設(shè)剪力墻使其變?yōu)榭蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)體系時(shí)，結(jié)構(gòu)的整體側(cè)向剛度將得到很大提升。改善了框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能，更有利于減少地震作用下的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞[3]。

3 某多功能高層寫字樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及構(gòu)造措施

3.1 樓蓋布置方案比選

在進(jìn)行樓蓋結(jié)構(gòu)方案布置比選時(shí)，通過對結(jié)構(gòu)梁板的含鋼量及混凝土用量的綜合比較發(fā)現(xiàn)，單方向、單次的梁布置設(shè)計(jì)方案最為經(jīng)濟(jì)且實(shí)用?？紤]到框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的四個(gè)角部的受力形式較為復(fù)雜，且存在著一定的溫度應(yīng)力的作用，結(jié)構(gòu)布置時(shí)，在樓板的四個(gè)角部采用了井字梁的結(jié)構(gòu)形式。

為滿足業(yè)主對于寫字樓內(nèi)部凈高的要求，在滿足梁的撓度及裂縫的規(guī)范要求的前提下，盡可能的減少梁的高度，尤其是次梁的高度。次梁的兩端適當(dāng)?shù)目紤]了墻體及框架梁對其的約束作用，使其符合實(shí)際的受力情況且便于控制撓度。當(dāng)上部剪力墻的厚度隨建筑高度增加而減薄以后，為滿足框架梁和次梁的錨固要求，在構(gòu)造上沿剪力墻周邊設(shè)置封閉的邊梁，使其滿足最小錨固長度的要求。

3.2 其它構(gòu)造措施

設(shè)計(jì)中還采取了其他的構(gòu)造措施，例如：①增加部分框架外邊梁的截面高度能有效提高結(jié)構(gòu)的整體抗扭能力，使結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)心與剛心的位置盡量接近；②控制框架柱和剪力墻的軸壓比，合理選擇截面，提高框架柱、底層剪力墻的配筋率；③躍層柱按照0.25Qo進(jìn)行剪力的調(diào)整，其余框架柱則按照《高規(guī)》[4]第9.1.11條來調(diào)整；④局部樓層的結(jié)構(gòu)樓板存在大開洞，洞口周邊樓板板厚加厚為150mm，配筋率提高至0.25%，且采用樓板雙層雙向拉通鋼筋的加強(qiáng)措施；⑤地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，滿足其作為嵌固層的剛度比和構(gòu)造要求。

4 結(jié)語

綜上所述，在我國的建設(shè)過程中，多功能高層建筑寫字樓的應(yīng)用范圍相對比較廣泛。而在具體的工程實(shí)際中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員仍然需要重視高層寫字樓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，按照工程的實(shí)際狀況確定結(jié)構(gòu)體系，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的傳力路徑，并按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行針對性的調(diào)整，保障項(xiàng)目的整體建設(shè)效益，降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在的風(fēng)險(xiǎn)，從而推動建筑行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。