帶裙房主體結構設計研究

時間:2022-06-15 10:47:28

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帶裙房主體結構設計研究

摘要:為了提高建在坡地上的商業裙房結構的設計質量,本文結合項目實際,對其結構計算進行了分析,并提出在類似項目中的設計質量控制措施,從而為建在坡地上的商業裙房結構設計提供參考。

關鍵詞:商業裙房;結構;設計

1工程概況

本工程為沁源縣城中村(棚戶區)改造安置房紫盛苑項目5號樓,建設地點位于山西省長治市沁源縣縣城西側,勝利路與小河街交叉口西北側空地內。坡屋面,主樓地上8層(帶悶層),地下1層;裙房地上1層,無地下室。主樓和裙房連成一體,總建筑面積:6443.98m2。南立面和東立面室外標高為-0.30m,室內外高差0.3m;北立面和西立面室外標高為2.25m,室內外高0.75m。基礎設計等級為乙級。本工程建在坡地上,受場地約束條件的限制,在地震或風等水平荷載作用下將產生很大的扭轉,為抗震不規則結構。

2基礎設計

2.1工程地質情況

本工程根據建設單位提供的《沁源縣城中村改造安置房2號地塊建設項目巖土工程勘察報告》進行設計,根據勘查報告,擬建場區土層屬于可進行建設的一般場地。

2.2基礎選擇

本工程主樓采用鋼筋混凝土筏板基礎,基礎位于第四層土,承載力不滿足要求,采用CFG樁處理地基,處理后復合地基承載力不小于200kPa;裙房采用鋼筋混凝土獨立基礎,基礎位于第二層濕陷性粉土,承載力滿足要求,采用1米厚三七灰土處理地基土的濕陷性。

3結構計算分析

3.1主要計算參數

主體結構和裙樓的抗震設防烈度為7度,抗震設防類別為丙類。設計基本地震加速度為0.10g,所屬的設計地震分組為第二組,場地類別為Ⅱ類,基本風壓為0.50kN/m2,地面粗糙度為B類。

3.2明確抗震等級要求

設計人員進行帶裙房高層的建筑結構設計時,要明確結構的抗震等級,嚴格按照國家標準開展設計工作。根據工程建設規范《山地建筑結構設計標準》(JGJ/T472-2020)和《建筑抗震設計規程》(GB50011-2010)的規定,本工程底部在地震中期望其具有良好的抗震性能,故地下1層至地上2層抗震等級為二級,地上3層至屋頂抗震等級為三級,根據建筑結構的實際情況進行分析,選擇合適的抗震設計方法,保證抗震性能達到規定要求。

3.3結構整體分析

本工程應根據接地部位的實際約束條件,采用合適的分析軟件建立合理的、與真實受力相符的分析模型,對內力分析結果應分析判斷其合理性。地震影響系數最大值取0.5,場地特征周期取0.08s,結構彈性狀態阻尼比取0.05。計算振型數應使各振型參與質量之和不小于總質量的95%。底部加強區從首層至地上2層頂。

3.4多遇地震下的彈性時程分析

整體分析分別采用SATWE和PMSAP兩種程序進行計算,采用考慮扭轉藕聯振動影響的振型分解反應譜法計算地震作用,并考慮偶然偏心及雙向地震作用,兩種軟件分析得出的結構反應特征基本吻合,結構周期比、層間位移角及位移比均能滿足規范要求。從上述計算結果可以看出,每條地震波大于反應譜法的65%且小于反應譜法的135%;各條地震波的平均值大于反應譜法的80%且小于反應譜法的120%。因此,時程分析和反應譜法所得底部剪力基本接近,所選取的地震波滿足規范的要求。反應譜法計算的基底剪力略大于彈性時程分析平均計算結果,在后續結構設計中,采用反應譜法計算結果進行設計。

4結構設計質量控制

4.1具體設計方案

進行建筑結構設計時,設計人員要認識到裙房作為商鋪,對內部空間需求較高,為了更好地滿足商鋪營業需求,主樓采用剪力墻結構,裙樓采用框架進行結構設計工作,保證結構質量能達到規定標準。根據規范要求,地下一層頂和首層頂板厚均取0.16m,樓板配筋應采用雙層雙向通長布置。此外,地下一層頂板和首層頂樓蓋應采用考慮樓板面內彈性變形的計算模型進行補充內力分析。結構地上一層頂樓蓋和框架梁應補充按偏拉構件設計,其軸向拉力可取彈性樓板時計算值的1.1倍。除此之外,因建筑物兩側存在2.55m的高差,主體結構應考慮地下室側墻引起的結構剛度偏心,并采取相應的措施。同時,本工程底部抗側力構件的約束部位不在同一水平面上且不能簡化為同一水平面,導致結構產生平面和豎向不規則。在進行構件分析和設計時,宜考慮豎向構件自身的扭轉效應。本工程建在坡地上,應進行罕遇地震下的抗傾覆驗算。采用振型分解反應譜法計算結構傾覆力矩,然后采用SRSS或CQC組合方法計算結構總傾覆力矩。抗傾覆力矩根據不同方向和接地方式等具體情況進行計算。由計算可知,本工程抗傾覆安全系數為1.56,滿足規范要求。

4.2重視基坑開挖設計

(1)基坑開挖時,應根據勘察報告提供的參數進行放坡或支護。非自然放坡開挖時,基坑護壁應做專門設計,以確保道路、市政管線和現有管線及現有建筑物的安全和施工的順利進行。支護、帷幕及降水應由有相應設計和施工資質的單位承擔。(2)在建設場區內,由于施工或其它因素的影響有可能形成滑坡的地段,必須采取可靠的預防措施,防止產生滑坡。對具有發展趨勢并威脅建筑物安全使用的滑坡,應及早整治,防止滑坡繼續發展。(3)基坑施工前應做好基坑開挖與支護的施工組織設計,充分考慮到基坑開挖與地下水位變化引起的基坑外土體的變形及其對基礎樁、鄰近建筑物和周邊環境的影響。選定開挖機械、開挖程序、機械和運輸車輛行駛路線、地面和基坑坑內排水,應采取有效的防水、排水措施,且采取措施避免擾動持力層,不得超挖。基坑內雜物應清理干凈,無積水。基坑周邊堆載不得超過設計限值。

4.3重視地下室設計

要明確地下室是否可以作為嵌固端,本工程裙房無地下室,主樓地下室與地下車庫相連,要考慮停車需求。根據規范要求,詳細了解施工區域的實際情況,發現該項目地下室無法對上部結構形成有效的嵌固,根據計算可知地下一層與首層的等效剪切剛度比小于2,故設計人員進行上部結構設計時,將基礎頂作為嵌固端。此外,因建筑物兩側室外地面高差為2.55m,本工程地下室擋土墻兼作支擋結構,地下室擋土墻和土體間會產生靜力和動力相互作用,需將土靜力或動力地震作用施加到地下室擋土墻與主體結構組成的結構體系上,根據規范取有地震作用時地下室擋土墻的主動土壓力為不考慮地震作用時的1.165倍。故計算地下室擋土墻時,還應考慮結構在地震作用下向邊坡移動時產生的土壓力,可取被動土壓力、罕遇地震作用下結構傳給地下室外墻的彈性地震作用與靜止土壓力之和兩者的較小值。計算可知地下室擋土墻墻厚取0.25m,豎向配筋取,水平配筋取,拉筋為梅花型布置。

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作者:馮潔 單位:山西省第二建筑設計院