对某高层建筑结构设计及基础选型探讨_论文发表__墨水学术,论文发

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:160

副标题#e#
　　对某高层建筑结构设计及基础选型探讨
　　詹德馨(贵州省六盘水市规划设计研究院贵州六盘水553001)
　　摘要:通过某酒店的结构设计实例分析，并对运用抗震概念设计的理论，竖向不规则体型的设计及剪力墙的合理布置，转换层的选型、计算设计及相应措施进行了探讨。
　　关键词:建筑结构；结构设计；转换层；基础选型；
　　1工程简介
　　该工程占地面积8748㎡，总建筑面积47826㎡，建筑主体高59m，地面以下2层，地面以上16层（其中裙房3层）。地下室2层分别为设备用房和停车库，层高3.7m、4.1m，首层为酒店大堂及商场，层高5.7m，层2、3为餐厅和多功能会议室，层高4.2m、5.3m，层4为健身、娱乐室及露天网球场、游泳池，层高5.3m，层5以上分为两个塔楼部分，其中一个塔楼层5-16为商业住宅，层高3.15m、3.7m(顶层)，屋顶局部2层为机房及水池，层高2.8m、3.3m，另一个塔楼层5-15为酒店客房，层高3.40m、4.70m(顶层)，屋顶局部2层为西餐厅和机房，层高6.3m、4.5m。
　　2上部结构设计
　　本工程建筑抗震重要性为丙级，结构安全等级为二级，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.10g,设计地震分组为第一组，建设场地为Ⅲ类，采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，剪力墙抗震等级二级，框架抗震等级二级(地下室为三级)。基本风压Wo=0.6kN/㎡。剪力墙底部加强部位的高度为20.5m，加强部位以下剪力墙、框支、框架结构的抗震等级提高一级。裙房的多功能宴会厅22.5m跨框架梁采用后张有粘结预应力框架梁。
　　裙房平面呈梯形，长79m，宽73m，如图1示，两相邻塔楼之间设宽度为200mm的抗震缝，平面分别呈方形和L形，如图2示，各结构平面的平面不规则性并不严重；由于酒店与住宅使用功能的要求差异，使得塔楼部分剪力墙不连续落地，形成竖向体型不规则，须设置结构转换层转换。
　　图１裙房结构平面图
　　图2标准层结构平面图
　　结构布置运用概念设计原则，合理布置结构，酒店裙房布置大柱网，利用电梯井及楼梯间布置剪力墙，形成两个刚度较大的筒体作为主要抗侧力构件。虽然每个塔楼有一个剪力墙筒体，却偏离了平面中心，使得塔楼的刚心和重心很难重合，容易增大结构的扭转效应，针对这个问题，在塔楼的另一边增加布置剪力墙，通过调整剪力墙的长度及厚度尺寸,有效减少了整体扭转效应。另外，设计中考虑对结构体系进行多道抗震设防，剪力墙作为第一道防线，框架部分为第二道防线，同时结构体系有较多数量的赘余度，有意识地利用地震时连梁先屈服，来吸收和消耗大量的地震能量，减轻地震对主要承重结构的作用，提高结构抵抗强烈地震的能力。
　　结构转换层设置在5层。结构转换一般分为梁、桁架、空腹桁架、箱形梁、厚板等五种形式，其原则均应使转换层上下结构传力直接，减少转换，主体结构的刚度及变形特征尽量接近。结合本工程特点，选取梁式转换结构形式，结构布置如图3示。设计时，尽量使框支梁直接承托上部剪力墙，减少次梁的多次转换，对悬挑框支梁采取特殊加强措施，设斜柱支撑悬挑梁增加刚度，使受力更合理，如图4示。转换层板厚200m，底面配双向Φ12@200,框支次梁最大截面600×220，上部纵筋8～10Φ40，下部纵筋16Φ40，框支主梁最大截面800×2400，上部纵筋10～12Φ40，下部纵筋18Φ40，箍筋Φ12@100(6)。在对框支梁进行整体分析计算后，还要进行有限元分析计算，进行挠度、裂缝的验算，由于本工程结构布置经过合理的处理，使得墙梁作用得到了充分的发挥，框支梁的设计结果也趋于经济合理。
　　图3转换层结构平面图
　　图4斜柱支撑大样
　　结构计算采用TBSA6.0软件进行内力分析与设计，另以PKPM内力位移计算结果对比复核。设计时，通过调整剪力墙的长度和厚度、框架梁、柱的截面，改善了结构的整体刚度，有效控制变形，满足设计规范要求#p#副标题#e#。地震作用和结构抗震验算采用扭转耦联振型分解法计算,同时考虑偶然偏心,周期折减系数取0.90,进行多遇地震下的截面验算及抗震变形验算，计算考虑24个振型，各自振周期分别为：T1=1.8577s，T2=1.6382s，T3=1.4347s，T4=1.1794s，T5=1.1020s，T6=1.0508s，T7=0.5754s，T8=0.5422s，T9=0.4837s，T10=0.4002s，T11=0.3343s，T12=0.3033s，T13=0.2890s，T14=0.2685s，T15=0.2613s，T16=0.2019s，T17=0.1813s，T18=0.1753s，T19=0.1620s，T20=0.1597s，T21=0.1523s，T22=0.1316s，T23=0.1284s，T24=0.1222s，振型参与质量大于总质量的90％；结构顶点位移与总高度之比u/H=1/2312；最大的楼层层间位移与层高比为△u/H=1/3831,楼层抗侧刚度大于其上一层的70％，大于其上相邻三层侧向刚度平均值的80％，表明竖向构件的设计合理，满足规范要求。
　　3基础选型
　　本工程设地下室,基础埋深取-7.80m。地基土主要由回填土、淤泥质粘土、粉质粘土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩及微风化花岗岩组成。设计采用钻孔灌注桩基础，以中(微)风化花岗岩作持力层，入岩深度1.0～2.0m，桩径ф800m、ф1000m、ф1200m，桩身混凝土强度C30，单桩竖向承载力2700kN～9500kN，抗拔力1130kN～2275kN。要求施工时，桩孔成型后必须清除孔底沉渣，清孔后沉渣厚度不得大于100，这是控制沉降的关键措施。工程竣工使用至今，沉降不大，裙房与塔楼的不均匀沉降不明显，达到设计意图。
　　4结束语
　　本工程的结构设计方案较好地结合了建筑的使用功能，使转换体系趋于更合理，其计算结果均满足规范要求。
　　参考文献:
　　[1]JGJ3～2002,《高层建筑混凝土结构技术规程》
　　[2]中国建筑科学研究院．高层建筑转换层结构设计及工程实例[R]．
　　[3]李豪邦．高层建筑结构转换层的新型式——斜柱转换[J]．建筑结构学报．
　　[4]中华人民共和国行业标准．钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(JGJ3—91)[S]．
　　[5]GB50010～2002,《混凝土结构设计规范》．
　　[6]傅学怡．带转换层高层建筑结构设计建议；建筑结构学报．
　　[7]．中华人民共和国国家标准．混凝土结构设计规范．中国建筑工业出版社，1989．
　　个人简介：詹德馨，毕业于贵州工业大学，土木工程专业，学历本科；现从事建筑结构设计工作；