摘要：文章結(jié)合某工程實(shí)際，從計(jì)算結(jié)果和經(jīng)濟(jì)分析表明，從概念設(shè)計(jì)的原則出發(fā)，根據(jù)結(jié)構(gòu)整體性原則經(jīng)過多輪優(yōu)化之后的結(jié)構(gòu)方案，既可以保證結(jié)構(gòu)的安全適用，還可以做到經(jīng)濟(jì)合理。
　　關(guān)鍵詞：概念設(shè)計(jì)，高層建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)
　　1工程概況
　　某工程項(xiàng)目用地共計(jì)11.25hm2，總建筑面積約為72萬m2，擬建成包括高檔公寓、SOHO公寓、普通住宅、商業(yè)、寫字樓等多種功能的大型商業(yè)綜合體，整個(gè)綜合體共分為A、B、C、D、E5個(gè)建筑組群。本工程為其中的B區(qū)，建筑面積1O萬m2，地下部分為兩層地下室，平時(shí)主要用于商業(yè)、設(shè)備用房及車庫(kù)，地下二層戰(zhàn)時(shí)為核5級(jí)人防地下室；地上部分裙房2～4層，兩棟住宅塔樓均為40層。
　　工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)�？拐鹪O(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.1g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類。風(fēng)荷載按lOOa重現(xiàn)期的風(fēng)壓值計(jì)算，基本風(fēng)壓wo=O.60kN/m2，地面粗糙類別采用B類，由于塔樓高寬比4.34＞4.0，風(fēng)荷載體形系數(shù)采用1.4。
　　2基礎(chǔ)及地下室設(shè)計(jì)
　　2.1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況
　　根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)區(qū)地貌屬山前坡洪積平原。場(chǎng)地內(nèi)巖土分層自上而下描述如下：第1層：雜填土，第2層：細(xì)砂，第3層：粉質(zhì)粘土，第4層：強(qiáng)風(fēng)化云母片巖，第5層：中風(fēng)化云母片巖，該層未穿透。場(chǎng)區(qū)內(nèi)無不良地質(zhì)現(xiàn)象，無液化土層，區(qū)域穩(wěn)定性較好，適宜工程建設(shè)。
　　場(chǎng)區(qū)地下水位標(biāo)高0.85～3.43m(黃海高程)。地下水類型為第四系松散巖類孔隙水及基巖裂隙水�？垢≡O(shè)計(jì)水位標(biāo)高建議值為4.00m2，相對(duì)于±0.00為-0.25m。
　　2.2基礎(chǔ)類型
　　根據(jù)勘察報(bào)告，并考慮抗浮要求，裙房部分的基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，以第3層粉質(zhì)粘土層(=280)或第4層強(qiáng)風(fēng)化云母片巖層(=3OO)為基礎(chǔ)持力層。筏板厚度為0.6m框架柱位置根據(jù)抗沖切需要設(shè)置相應(yīng)尺寸的柱墩。
　　塔樓基礎(chǔ)考慮過兩種方案，一是天然筏板基礎(chǔ)，二是大直徑人工挖孔樁基礎(chǔ)。通過從結(jié)構(gòu)造價(jià)、施工方便等方面綜合比較，最后采用了傳力直接的大直徑人工挖孔樁+墻下承臺(tái)梁+防水板基礎(chǔ)。挖孔樁樁長(zhǎng)約13m，樁徑1000～1600，擴(kuò)底1800—2900，樁端持力層為第5層中風(fēng)化云母片巖，樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值=6000。
　　2.3地下室抗浮設(shè)計(jì)
　　地下室抗浮設(shè)計(jì)水位為-0.25m，需要進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)上采用抗拔錨桿（Φ150)進(jìn)行抗浮，錨桿進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖不小于lOm，長(zhǎng)度不小于14m，單根錨桿抗拔承載力特征值為360kN。
　　2.4地下室結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)及主裙樓差異沉降
　　地下室平面尺寸為206x137m，大大超過規(guī)范要求。但考慮到設(shè)縫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的不利影響，設(shè)計(jì)時(shí)通過采取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)措施(采用微膨脹混凝土、設(shè)置后澆帶、加強(qiáng)配筋等)、建筑措施(純地下室頂板及墻加強(qiáng)保溫措施)及施工措施(分段施工、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、采用添加劑等)，在地下室范圍內(nèi)不設(shè)變形縫而設(shè)置收縮后澆帶。另外，為解決主裙樓之間的差異沉降問題，在主裙樓之間還設(shè)置了沉降后澆帶。收縮后澆帶要求在混凝土澆筑兩個(gè)月后可進(jìn)行封閉，沉降后澆帶則需根據(jù)沉降觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析后再選擇合適時(shí)機(jī)進(jìn)行封閉。
　　3上部結(jié)構(gòu)方案
　　工程地下室部分不設(shè)伸縮縫和沉降縫，整個(gè)工程連為一體，地下室頂板設(shè)計(jì)為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。上部結(jié)構(gòu)通過設(shè)置2道抗震縫將結(jié)構(gòu)分為完全獨(dú)立的3個(gè)部分，其中左上角和右下角均為40層的2個(gè)塔樓，左下部分為2層的框架結(jié)構(gòu)。
　　兩棟塔樓均為剪力墻結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)高度119.9m，為A級(jí)高度的鋼筋混凝土高層建筑。塔樓平面外包尺寸為27.8x31.7m，高寬比H/B=4.34，長(zhǎng)寬L/B=1.14，均滿足規(guī)范的有關(guān)要求。
　　結(jié)構(gòu)方案階段，首先根據(jù)概念設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行剪力墻的平面布置，盡量控制剪力墻的墻肢長(zhǎng)度滿足普通剪力墻的要求，并盡量布置帶有翼緣的剪力墻，以提高整個(gè)建筑物的抗震性能。二是充分利用中間交通核心形成的剪力墻內(nèi)筒的抗側(cè)力作用，盡量減小外圍剪力墻的數(shù)量和尺寸。再根據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和整體性原則，對(duì)整體計(jì)算分析的結(jié)果從周期比、位移比、剛度比和層間受剪承載力之比、剛重比以及層間位移角等方面進(jìn)行綜合分析和判斷，在經(jīng)過多輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，確定了塔樓的結(jié)構(gòu)方案。其中，塔樓的剪力墻厚度從底部的400厚到300到250再到上部的200厚均勻變化；混凝土強(qiáng)度等級(jí)也從底部的C50到C40，最后過渡到C30，并且剪力墻厚度的變化與混凝土強(qiáng)度等級(jí)的變化均錯(cuò)開數(shù)層。優(yōu)化后的標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置詳見圖1。
　

　　根據(jù)本工程的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)平面布置圖，還采取了一些構(gòu)造加強(qiáng)措施：正常樓層板厚為h=l10，地下一層樓板由于人防采用400厚，±0.00樓板作為整個(gè)工程的嵌固端厚度h=180，裙房屋面層樓板厚度加厚為h=130，塔樓屋面層樓板厚度采用h=150；內(nèi)筒左右兩側(cè)及電梯間由于樓板開大洞，板厚均加強(qiáng)為h=150，以傳遞水平力。
　　4結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析
　　4.1振型分解反應(yīng)譜法
　　結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析時(shí)采用了2個(gè)不同的計(jì)算軟件，先采用SATWE進(jìn)行整體計(jì)算，再采用Etabs中文版進(jìn)行驗(yàn)證。地震作用計(jì)算首先采用考慮扭轉(zhuǎn)偶聯(lián)振動(dòng)影響的振型分解反應(yīng)譜法，塔樓的部分計(jì)算結(jié)果如表1。結(jié)果表明，兩種軟件的計(jì)算差別不大，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范的有關(guān)要求。
　　4.2彈性時(shí)程分析補(bǔ)充計(jì)算
　　本工程結(jié)構(gòu)高度大于100m，抗震設(shè)防烈度為7度，需進(jìn)行多遇地震下的彈性時(shí)程補(bǔ)充分析計(jì)算。選用1條人工波RHITG035以及2條實(shí)際地震記錄TAF-2、TH2TG035，采用SATWE進(jìn)行彈性動(dòng)力時(shí)程分析，輸入地震加速度的最大值為35cm/s2。結(jié)構(gòu)兩個(gè)主方向的最大樓層剪力曲線圖如圖2。
　　

　　表1塔樓的部分計(jì)算結(jié)果

　　
　　結(jié)果表明：每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的65/%，三條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值大于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的80%，選波有效。時(shí)程分析法計(jì)算所得剪力平均值在大部分樓層小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果，在頂部個(gè)別樓層出現(xiàn)了大于振型分解反應(yīng)譜法的現(xiàn)象。針對(duì)這個(gè)問題在SATWE中采用了地震力放大系數(shù)的方法進(jìn)行解決，這部分樓層配筋計(jì)算據(jù)此進(jìn)行。
　　5結(jié)語(yǔ)
　　工程根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行恰當(dāng)?shù)呐浣顦?gòu)造，保證了結(jié)構(gòu)的整體性能。根據(jù)甲方的經(jīng)濟(jì)分析，本工程標(biāo)準(zhǔn)層含鋼量為35kg/m2。結(jié)果表明，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍應(yīng)用概念設(shè)計(jì)原則，既可以保證結(jié)構(gòu)的安全適用，還可以做到經(jīng)濟(jì)合理。
　　參考文獻(xiàn)：
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