绿地卢湾花园结构设计.pdf

第! 卷 第# $期建筑结构 % $ $ 年# $月 绿地卢湾花园结构设计 张波 （上海现代建筑设计 （集团） 有限公司 % $ $ $ 3 - 7 ， ? 6 1 ，. ( ) * + ( ) / % $ $ $ 基础设计 % R #地基土构成与特征 工程勘察所揭露的P R $ $ D深度范围内的地基土 均属于第四纪松散沉积物， 按其结构特征、 地层成因、 土性不同和物理力学上的差异可划分为Q层， 各层又 可分为不同的亚层。地基土的构成和特征见表#。拟 建场地浅部土层中的地下水属于潜水， 实测地下水位 相应标高为& R % %! R $ D。 % R %桩基设计 工程位于闹市区， 基地周边紧邻市政道路和居民 住宅， 管线埋设较多。所以应选择非挤土桩或少挤土 桩， 以尽量避免对周围环境造成不利影响。故采用钻 孔灌注桩。从地基土的构成特性可以看出， 层&以上 各土层均为饱和粘性土， 含水量高， 孔隙比大， 呈流塑 !软塑状态， 承载力低， 不能作为工程主楼的桩基持力 层。而场地内均有分布的层# F #砂质粉土、 层# F %粉 砂土质较佳， 分布较稳定， 埋藏适中， 且下卧层土质极 地层土构成及特性表: 地层 层底标高 （D） !# F % （0S )） : （0S )） 桩基设计参数 （M S )） 预制桩灌注桩 #:$#:$ $#杂填土! R Q!$ R Q $%暗浜填土$ R &!T$ R Q %#粉质粘土# R P!$ R $ R ! O # # %粉质粘土% R &!T$ R %$ R O # # &淤泥质粉质粘 土夹砂质粉土 T& R !T& R P$ R N % % $ # 淤泥质粉质粘土T# ! R $!T# & R &# R $ O % $ # # F #粘土T# Q R O!T# O R O$ R & & $ ! $ # F %粉质粘土T% R !T% N R #$ R & # $& # $ $ ! & $ $ !粉质粘土T& % R !T& ! R #$ R ! N# $ #N $ $ & $ $ $ &粉质粘土T& R #!T& R O$ R % % $N $ # F #砂质粉土T& O R P!T $ R !$ R # & P $ N $ $ Q $ % $ $ # F %粉砂T R $!T Q R $ R # # $ $ O$ $ $ O $ % $ $ (#粉砂TQ ! R P!TQ & R &$ R # %N $ (%中细砂 未钻穿 $ R # $ 佳， 无软弱下卧层， 可以作为主楼的桩基持力层。裙房 及地下车库部分荷载较小， 在控制好沉降的前提下可 以采用层!做持力层， 见表%。 由于建筑使用功能的需要， 主楼与裙楼的地下室 部分连成整体、 不设缝， 造成结构超长， 而主楼与裙楼 桩基持力层不同， 沉降量也不同。这些因素在设计中 均需予以考虑。工程中采用主楼与裙楼之间设置沉降 后浇带的做法， 将主楼、 裙楼底板分开单独计算以及整 体联合计算对比考虑， 严格控制其绝对沉降量、 沉降差 &# 图!层结构平面 钻孔灌注桩的设计参数表! 持力层桩径桩长 （#）单桩设计承载力 （$ %） 主楼 ! & ! ( () * ( ( 裙楼 +!, ( ( ,- ( (（抗拔） ，* * (（抗压） 以及桩群重心与上部荷载重心的偏心距。并通过监测 施工阶段的沉降量差值以确定后浇带的浇筑时间。针 对结构超长设置后浇带后， 在结构底板中掺入适量的微 膨胀剂， 以减轻混凝土后期收缩以及主、 裙楼可能出现 的沉降差异的影响。在施工中加强对混凝土的养护。 工程沉降及基础底板计算采用同济大学编制的桩 基筏板计算程序. / 0 1。该程序是按照上海市建设规范 地基基础设计规范（2 3 4 ( *! ! 5 5 5） 中桩基沉降的 计算方法 （分层总和法） 编制的。程序对底板的计算是按 照有限元理论进行的。计算时各桩顶承受的荷载与上部 荷载分布、 基础底板的刚度有关， 一般是各不相同的。这 样在计算底板时就考虑到了沉降差异引起的附加应力。 沉降计算的结果为： 主楼、 裙楼分别单独计算时， 计算沉降值分别为! (， + 6 #， 其绝对沉降量均满足规范 要求， 而沉降差较大。但实际上当沉降后浇带封闭后， 主楼、 裙楼底板是共同作用的， 因此， 只要底板具有足 够的刚度， 可以认为按照主楼、 裙楼整体计算结果设计 是合适 的， 计 算 沉 降 值 为) 7 * 6 #， 主 裙 楼 沉 降 差 为 ( 7 5 6 #。 在施工过程中每完成一个楼层均做了沉降 观测， 结构封顶时实测主楼沉降值为( 7 5 6 #， 裙 楼沉降值为( 7 6 #， 沉降差值仅( 7 6 #。基础底 板无开裂情况。沉降后浇带在施工到层 (时封 闭， 当时主楼的实测沉降值为( 7 * 6 #， 裙楼的实 测沉降值为( 7 6 #。从施工过程中的沉降观测 结果可见， 设计是合理的。 上部结构设计 工程抗震设防烈度为度、 第一组， 设计基 本地震加速度值为( 7 ! ( !，#类场地。主楼上部 结构采用现浇钢筋混凝土框支剪力墙体系。框 架抗震等级为一级， 剪力墙抗震等级为二级。裙 房采用现浇钢筋混凝土框架结构， 抗震等级为三 级 （与主楼相连的裙房抗震等级为一级） 。结构 平面布置见图!， ， 在设计中主要有以下问题需 要解决。 + 7 !结构超长 由于建筑体型限制及立面要求， 结构只在裙 楼中设置了一道伸缩缝， 主楼与部分裙楼相连， 总长约, - #， 超过规范限制的温度区段长度。结 构设计时在结构超长部分选取合适位置设置后浇 带， 将楼板钢筋特别是楼板各外角钢筋加强， 在楼 板中掺入适量微膨胀剂。在后浇带中设置加强钢筋。 + 7 结构转换 工程层+以上为剪力墙住宅， 而层!， 为商业、 娱 乐用房， 需要较大开间及空间， 上部的许多剪力墙无法 落地， 而仅依靠落地剪力墙， 结构总体刚度不够， 整体 计算无法通过， 因此存在结构转换问题。针对工程情 况采用梁式转换， 在转换层设置转换大梁， 以承托上部 剪力墙。由于转换梁承托着上部 )层的剪力墙， 受力 很大， 因此需要很大的截面和配筋， 也就需要转换层下 层有较大的层高。经与建筑专业人员协商， 层高能满 足结构要求。结构方案传力途径明确， 受力状况相对 简单， 且对框支构件的设计已有比较成熟的经验。但 由于上部建筑平面复杂而结构需要较多的剪力墙以满 足总体刚度要求， 导致有些框支梁支承于别的框支梁 上， 即存在二次转换问题。这在抗震结构设计中不太 有利。但考虑到造价的因素， 仍采用梁式转换方案。 在设计中对框支构件另采用平面有限元程序进行单独 分析， 并与总体计算结果对比， 以保证关键构件的抗震 安全。 + 7 +结构抗扭 工程建筑平面复杂， 平、 立面很不规则， 平面的凹 进凸出比较严重， 立面收进比较多。而主楼与部分裙 房连为一体， 结构超长。另外， 结构采用的是框支剪力 -! 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 图!标准层结构平面图 墙体系， 由于建筑功能限制， 落 地剪 力 墙 主 要 布 置 在 主 楼 两 侧， 而且不对称； 主楼中部仅有 框支柱而没有落地剪力墙。这 些不利因素使结构的扭转问题 比较突出。 工程采用 # $% &程序按 平、 扭耦联进行抗震计算分析。 在结构初步计算时， 剪力墙厚度 仅在竖向有变化， 随楼层的增高 而减小墙厚。而在同一平面内， 墙厚基本上是相同的。这样的 结构布置使得结构的刚心与质 心在!向的偏心较大。同时， 在 !向地震作用下， 层间位移比超 过 规 范 限 值 很 多， 最 大 达 到 ( ) *。而且超限情况集中在中部楼层， 扭转效应明显。 经与建筑专业人员协商， 减少建筑平面的凹进凸 出、 使平面尽量对称、 减小建筑立面的收进幅度， 总之 是使建筑平面调整得尽可能规则些。但由于实际条件 的限制， 建筑所能做的调整是有限的， 上述的结构扭转 问题仍然存在。在设计中结构措施主要按照下面两条 思路进行： 一是 “消” 的原则， 即通过调整结构构件的刚 度， 减小刚心与质心的偏心距， 从而减轻扭转效应； 二 是 “抗” 的原则， 就是提高结构的抗扭承载力， 当结构出 现扭转时也能保证安全。 工程结构刚心偏向东北方向， 设计中将左侧剪力 墙厚度增加， 右侧减小， 在上方剪力墙中增设结构洞口 以削弱其刚度， 调整后， 结构刚心与质心的偏心明显减 小。同时， 把外围剪力墙 （特别是离结构形心较远者） 厚度增加以提高结构整体的抗扭能力。采取这些措施 后， 结构楼层的层间位移比值也明显减小， 能满足规范 的要求。调整前后电算结果比较分析见表+， ,。 + ( ,对结构超限的处理 工程结构存在以下超限情况： 平面凹凸不规则， 竖 向抗侧力构件不连续， 侧向刚度不规则 （建筑立面收进 结构自振周期表! 振型号 调整前调整后 周期 平动 系数 扭转 系数 周期 平动 系数 扭转 系数 ( - ) .- * ( / 0* ( * + ( , + /. * ( / 0* ( * + !* ( / . , * ( / +* ( * 0 * ( . 0 +. * ( / 0* ( * + +* ( 0 ) +0 * ( ! * ( . * * ( 0 0) * ( -* ( . - ,* ( - * ), * ( / ,* ( * ) * ( , . ,! * ( / ,* ( * ) -* ( + !0 * ( . +* ( 0 * ( ! . +, * ( . )* ( , )* ( ! 0 +! * ( / +* ( * 0 * ( ! ) 0 * ( / ,* ( * ) 振型参与 质量 （1） / / ( / -/ ) ( * ) !/ / ( , / ( ! - 结构变形与基底内力表 项目 调整前调整后 方向!方向!方向!方向 标准层刚心与质心 的偏心率 * ( ) /)* ( + 0* ( ) !)* ( ! ) !* 最大层间位移 （层号） ) （层! -） - , , （层 ,） , ) （层! -） !* . 0 （层 ,） 最大层间位移 平均层间位移 ( + ( ) , ( ! - ( , * 塔楼顶点位移 （22） - ) ( 0 .+ ) ( + )- + ( / )! / ( / 基底剪力系数 * ( * ! -* ( * + * ( * ! 0/* ( * + ,* 基底弯矩 （3 42） - ) /* 0 00 - ,- ) .) , / + . , -, , ) 较大） 等。为保证结构的抗震安全， 有必要采取措施， 一方面使结构计算符合实际情况， 力求能准确反映结 构的抗震能力以及薄弱环节； 另一方面也要按照概念 设计的原则， 在构造上采取措施， 进一步保证结构安 全。具体措施如下： （）分别采用 # $%&和& $ # 5 两种程序进行结 构的空间分析， 以求正确反映结构的内力与变形情况。 两种程序分析出的结构反应特征、 变化规律基本吻合， 各种指标均能满足规范要求。 （!）对主体结构做多遇地震作用阶段的时程分析， 以查明薄弱层情况。工程采用上海人工波二的分析结 果， 确定薄弱层在层! -， ! )。所在层建筑立面有较大收 进， 也解释了薄弱层在该处的原因。构造上将薄弱层楼 板加厚以增强其平面内刚度， 将梁、 板、 剪力墙等构件配 筋相应增大； 并将立面收进分界处剪力墙加厚。 （+）对框支构件采用平面有限元分析程序6 & 7 验算配筋， 构造上将转换层及其上下两层楼板加厚， 钢 筋双向双层拉通配置。 （,）控制框支柱的轴压比 （工程中取不大于* ( +） 。 （-）针对结构扭转效应明显的不利情况， 将结构 外围构件的配筋均适当加强。 )