吳晟彥

廣西梧州市城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計院，廣西梧州 543002

大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算分析探討

吳晟彥

廣西梧州市城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計院，廣西梧州 543002

隨著大底盤空間的需求，大底盤建筑逐漸得到應(yīng)用。本文將結(jié)合某多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)，對該大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計時的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及基礎(chǔ)設(shè)計等進(jìn)行深入分析探討，提出對于多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)來說，其裙房的屋頂樓板是設(shè)計重點；同時采取有限元軟件對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析，分析結(jié)果表明，所采取的設(shè)計技術(shù)措施可有效確保該結(jié)構(gòu)的安全性，值得類似工程參考。

高層建筑；塔樓設(shè)計；大底盤結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

1 工程簡介

本大底盤工程包括四個單體建筑、三層大底盤空間以及一個一層的地下室。其中，一號樓為地上五層的公共建筑，建筑高度為地上24.00m。二號樓為地上二十四層的一類高層商住樓，建筑高度為地上73.35m；三號樓為地上二十二層的一類塔式高層住宅，建筑高度為地上66.95m；四號樓為地上十八層二類塔式高層住宅，建筑高度為56.00m。地下室功能為設(shè)備用房、小型車及微型車停車庫，建筑層高為最小處為3.90m。高層部分采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。經(jīng)勘查表明，該工程的場地及附近未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，同時未發(fā)現(xiàn)古河道、溝濱、墓穴、防空洞以及孤石等對工程不利的埋藏物，無斷裂構(gòu)造、斷層、巖溶、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用，場地穩(wěn)定，持力層為基巖，適宜建筑。另外，該工程場地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05g，設(shè)計地震分組第一組；建筑場地類別為II類；經(jīng)進(jìn)行地基土液化可能性判別，該場地為非液化場地。

2 塔樓和大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 抗震等級

鑒于本工程所有裙樓的建筑高度并沒有超限，其中建筑高度最高為二號樓73.35m，根據(jù)抗震規(guī)范規(guī)定，本結(jié)構(gòu)屬于A級高層建筑，從規(guī)范可查出本工程塔樓的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級最高為二級，只需要按照一般抗震設(shè)計措施以及構(gòu)造措施即可。

2.2 塔樓和大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）本工程的上部結(jié)構(gòu)結(jié)合建筑平面要求以及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》要求設(shè)置了伸縮縫；

2）高層部分上部結(jié)構(gòu)按樓層高度和初步計算結(jié)果采用剪力墻體結(jié)構(gòu)，對于地下室則采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)即可，對于地下室側(cè)壁則采用鋼筋混凝土剪力墻擋土，消防水池采用鋼筋混凝土墻，地下室頂板厚度取160mm，消防車道板厚度取200mm；

3）鑒于本工程的是多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)，對于這種結(jié)構(gòu)類型來說，塔樓的嵌固層在裙房頂板，而且本結(jié)構(gòu)的大底盤上部存在4棟塔樓，對于裙房屋頂?shù)臉前逶O(shè)計更為嚴(yán)格。為此本工程的裙房屋頂樓板厚度取為200mm，采取雙層雙向配筋。對于商場及主樓普通梁板板厚取100mm或120mm，普通屋面板厚取150mm；

4）為了加強多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力性能，本結(jié)構(gòu)的主要水平構(gòu)件以及所有豎向抗側(cè)構(gòu)件按照中震設(shè)計，作用效應(yīng)和材料強度取設(shè)計值；

5）本多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)，其裙房主要是用于作為大型商場，因此為了滿足裙房的底層大空間需要，本結(jié)構(gòu)的底部采用框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系，并且通過梁式結(jié)構(gòu)來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在布置本結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件時，為了能夠更好地確保轉(zhuǎn)換層上下部抗側(cè)力剛度能夠接近，在本結(jié)構(gòu)的的角部以及中部均設(shè)置有落地剪力墻，對于落地剪力墻的墻體厚度取為500mm。

2.3 地下室以及基礎(chǔ)設(shè)計

1）本工程的地下室為1層，地下室一層頂板作為結(jié)構(gòu)的嵌固層。鑒于本工程的地下室結(jié)構(gòu)超長，經(jīng)過方案對比分析，地下室頂板采用預(yù)應(yīng)力無梁樓蓋，采取這種樓蓋類型，不僅可以有效地解決地下室超長結(jié)構(gòu)帶來混凝土的收縮裂縫問題，同時還可以在地下室層高不變的情況下有效地減小地下室的開挖深度；

2）鑒于本工程的設(shè)計抗浮水位標(biāo)高為12.2m，地下室底板底標(biāo)高為7.8m，同時對結(jié)構(gòu)的地下室底板進(jìn)行抗浮計算，計算結(jié)果為本地下室底板的水浮力荷載標(biāo)準(zhǔn)值為64kN/m2，而本結(jié)構(gòu)的地下室部分結(jié)構(gòu)自重約為30kN/m2，顯然地下室結(jié)構(gòu)的自重小于水浮力，因此，需要對本結(jié)構(gòu)的地下室底板進(jìn)行抗浮設(shè)計。經(jīng)比較，最終本結(jié)構(gòu)的地下室底板的抗浮設(shè)計采取抗浮錨桿，可有效地滿足地下室底板的抗浮要求；

3）高層基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)資料結(jié)合高層本身的結(jié)構(gòu)荷載特點，經(jīng)與甲方及地勘單位協(xié)商采用大直徑人工挖孔樁基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)施工中應(yīng)采取措施保證施工安全和樁孔成樁質(zhì)量。采用中等風(fēng)化泥巖為持力層。樁端承載力特征值qpa>2 000kPa。地下室側(cè)壁采用鋼筋混凝土擋土墻擋土。樁基采用大直徑人工挖孔樁基礎(chǔ)，樁端持力層為中風(fēng)化泥巖，進(jìn)入持力層深度>1倍樁徑。

3 結(jié)構(gòu)計算分析

由于本工程塔樓數(shù)為4棟，為多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)類型，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析時選用SATWE（結(jié)構(gòu)空間有限元分析設(shè)計軟件）和PMSAP（復(fù)雜結(jié)構(gòu)空間分析設(shè)計軟件）兩個有限元程序進(jìn)行計算分析比較，同時還選取彈性時程分析結(jié)果對其計算結(jié)果進(jìn)行比較；另外采用ETABS有限元軟件對該多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性分析。經(jīng)過對該多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性分析驗算后，計算結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)需求最大層間位移角為1/232，滿足規(guī)范要求。

通過對該多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析，分析結(jié)果表明在小震作用下，本多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)的各受力構(gòu)件的抗震承載力以及各樓層的最大位移比均滿足規(guī)范要求；高層結(jié)構(gòu)層間最大位移與層高之比滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)構(gòu)件尚處于彈性狀態(tài)；在大地震下，薄弱處的各受力構(gòu)件均未出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為1/232。另外對本結(jié)構(gòu)的重要受力構(gòu)件采取細(xì)部構(gòu)造措施，各受力構(gòu)件的構(gòu)造均滿足高延性要求，而且各受力構(gòu)件均無出現(xiàn)超筋超限情況；樓層抗剪承載力比值滿足規(guī)范要求。綜上所述，本多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)在小震、中震、大震作用下，1、2、3、4號塔樓的結(jié)構(gòu)計算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，其受力性能均滿足設(shè)計的預(yù)期性能目標(biāo)和滿足規(guī)范要求，所采取的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及構(gòu)造措施是可行的。

4 結(jié)論

本文將結(jié)合某多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)工程實例，結(jié)合該大底盤結(jié)構(gòu)特點，對該多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計時的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及基礎(chǔ)設(shè)計等進(jìn)行深入分析探討，提出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)措施，同時指出對于多塔樓大底盤結(jié)構(gòu)來說，其裙房的屋頂樓板是設(shè)計重點。另外，采取有限元軟件對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析，分析結(jié)果表明該工程所采取的設(shè)計技術(shù)措施能有效地保證該結(jié)構(gòu)的安全性，可為類似工程提供借鑒參考。

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TU3

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1674-6708（2011）48-0017-02