高层建筑组团结构设计.pdf

第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2年 高层建筑组团结构设计 陈庆亮 福建林同炎工穆咨询有限公旬福州3 5 0 0 0 1 提要 关链词 本文以福州某一带大底盘地下室的组团高层建筑为例， 着重介绍了 基础设计，大底盘无缝地 下室设计，及上部结构设计过程中的一些思路及相关问题的处理方法，可 供类似工程参考。 预应力管桩超长无缝地下室抗展缝 、工程概况 某组团高层建筑工程位于福建省福州市八一七路一侧，属福州市区商业最繁华的地段 之一。 本工程总建筑面积约8 万 m ，地面以 上共五座建筑单体， A 1 楼为九层公离式商住 楼， 框架结构， 人 2 , A 3 , A 4 楼分别为 2 7 层、 2 8 层及3 0 层高层住宅楼.剪力墙结构， A 2 - A 4 三座楼周圈以两层商业裙房相连。 A 5 楼为八层住宅，框架结构。五座楼在地面以 下以 采用大底盘单层地下室连为整体，总平面图见图1 e 图 1 陈庆亮.男.1 9 7 8 . 7 出生.工理师 5 仍 第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 2 、地基基础 本工程场区地质情况自 上而下为 ①杂填土， ②淤泥， ③残积砂质粘性土。 ④全风化 花岗 岩， ⑥- 1 强风化花岗岩， S- 2 强风化花岗 岩， ⑥中风化花岗 岩。 拟建场地类别为1 1 类， 7 度抗震设防， 抗震设 计分组为第一组， 设计基本加速度为0 . l o g 。 地下室底板底面部分位 于③残积砂质粘性土上，部分位于②淤泥上， 场地距周边已 建建筑及市政道路较近。福州 地区高层建筑常采用的基础形式有钻孔灌注桩、 静压预应力管桩等。 钻孔灌注桩具有单桩 承载力高. 无挤土效应等优点，缺点是工程造价高， 施工周期长，环境污染及施工质量不 易 保证等 缺点， 且 本工程若采用此桩， 宜 选用⑧中 风 化层为持 力层， 桩长较长。 静压高强 预应力管桩具有造价低，持力层浅， 桩长较短 大部分工程桩、设计桩长在1 5 m - 2 0 ， 间 ， 施工周期短， 施工质量较好控制等优点， 缺点是存在挤土效应. 本工程地处繁华商业地段， 甲 方对工期要求较紧， 施工图设计中本着为甲方节省工程造价及缩短施工周期的原则，基 础式形决定采用静压高强预应力管桩基础， 桩端持力层均取强 风化花岗岩层。施工中在场 地周圈布置取土消挤孔及安排合理的沉桩顺序等措施来减少挤土效应，桩基现已 竣工，施 工过程未出 现地面明显上抬及周边道路开裂等不良 后果。 桩基设计中A 1 , A 5 楼、 单层地 下室及裙房均采取柱下布桩， A 2 , A 3 楼采取剪力墙下局部桩筏基础。 A 4 楼由于基底全部 位于③残积砂质粘性土上，此层土属中压缩性土， 采取满堂桩筏基础， 按照地质报告提供 的 基坑开挖回弹再压缩实验结果，根据变形协调原理，考虑桩土共同作用。 基桩全部采用 0 5 0 0厚壁商强预应力管桩，单桩承载力 特征值取 2 7 0 0 K N ， 桩距 2 . 1 m X 2 . O m , 筏板厚度为 1 . 8 m ,筏板采用双层双向。 2 8 1 5 0通长配筋， 满足冲切及受弯等各项指标，本单体比 完全 考虑由 桩基受荷节省桩数约1 5 ， 造价节省约1 0 a 3 ,超长地下室结构设计 本工程单层大底盘地下室南北最长约 1 4 0 m ，东西最长约1 3 0 m .建筑功能主要为平战结 合人防区、 地下车库及部分设备用房。地下室顶板处为上部各塔楼的嵌固端。结合本院以 前在福州地区其它工程的成功经验.综合考虑了 人防、防水、 施工、抗震及基础型式后决 定地面以下不设防震缝。 本地下室属超长无缝地下室， 为了减小混凝土收缩应力及大体积混 凝土施工可能引 起的 温度裂缝，采取了如下一些结构设计及施工措施 1 , 结合A l 楼， 两层裙房及单层地下室的商业及停车需要， 此部分结构均采用8 m x 8 m 左右的大柱网，除 人 2 , 人 3 , A 4 塔楼部分以外， 地下室顶板均采用应预应力大板结合梁 柱体系，板厚为2 5 0 m m ， 采用C 4 0 混凝土， 预应力板人防部分采用有粘结预应力筋，非人 防 部 分 采 用无 粘 结预 应 力筋， 预 应力筋 均 采 用直 径。 5 1 5 . 2 ， 强 度1 8 6 0 M P a 的 钢 绞线。 张 拉 控制应力为0 . 7 印t k ， 待混凝土强 度达到C 3 0 时开始张拉， 张 拉采 用双控， 超张拉3 ， 顶 板内 的 平均有效 应力为1 . 0 2 M P a , 2 、 在顶板的适当 位置设置数条8 0 0 宽的后浇带将整个地下室顶板， 侧墙及底板划分为 J 、 部分，每部分长度均不超过 4 5 m ,后浇带处钢筋采用后搭接连接，最大限度的减小A凝 5 0 石 第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2 以 场年 土的收缩应力。 3 、 地下室施工时合理选择混凝配合比。 采用低水化热水泥， 掺入适当 粉煤灰和外加剂， 控制水泥用量。 在大体积筏板内部分层埋设测温点， 作好温度测量工作，控制混凝土内部 温度与表面温度的差值不 超过2 5 1C 。 地下室外墙厚度3 5 0 m m . 抗水底板厚4 0 0 m ，均采用防 水混凝土， 抗渗等级S 6 ， 外侧墙及底板均采用双层双向配筋， 除满足承载力要求外适当加 大外侧墙的 水平 分布筋的 配筋率，并在外侧墙混凝土内 掺 入 0 . 7 k g / m 的聚丙 烯纤维卜 地下 室混凝土浇筑完毕加强养护，保温、保湿。 4 上部结构设计 如总平图所示， A 2 , A 3 , A 4 之间的 两层裙房平面呈不规则的L 状， 且每边均伸出塔 楼外较长， 裙房在地面以 上若与塔楼相连， 塔楼对裙房偏置严重， 质量和刚度分布严重偏 心，扭转严重， 要采取大量的加强及构造措施，势必增加大量的工程造价，因此初设及施 工图设计中有针对性地引导建筑进行功能划分，结合建筑功能分区，使两层裙房与塔楼外 围断缝脱开，缝宽满足抗震缝的要求，尽量使高层塔楼平面规则，大大减少上部结构的扭 转。 上部各塔楼的嵌固 端均设在地下室顶板处。塔楼下结合人防侧墙设计，使地下室与地 面一层侧向 刚度比大于2 ， 顶板板厚2 5 0 m m ， 双层双向 配筋， 单层每向 配筋率均大于0 . 2 5 . 以A 4 楼为例介绍上部结构设计， A 4 楼地面以 上为3 0 层住宅， 大屋面距地面高度9 0 m ， 一 字形板式高层. 百年一遇基本风压0 . 8 5 k N / m , 采用纯剪力墙结构， 抗震设防类别为丙类， 剪力墙抗震等级为二级。 标准层平面基本均匀对称， 不属平面严重不规则。 仅周圈楼板有 效宽 度较小设计中加大此处板厚，并采用双层双向配筋，以 利传递水平力。 位移比最大值 出 现在两端山 墙处，为此适当加大山 墙墙厚， 增强抗扭刚度，减弱内 侧刚度。 采用S A T W E 分析的主要计算结果如下 建筑长宽比5 3 / 1 6 . 4 3 . 2 3高宽比9 0 / 1 6 . 4 5 . 4 9 周期 T 1 2 . 1 7 0 7 T 2 2 . 0 3 3 9 T 3 1 . 6 8 9 8 扭粉 T 4 0 . 7 1 0 6 T 3 0 . 5 0 7 1 T 6 -0. 4 5 1 9 第一扭转周期/ 第一平动周期- T 3 / T 1 1 . 6 8 9 8 / 2 . 1 7 0 7 0 . 7 8 地展作用X向丫向 最大层间位移角1 / 1 8 6 61 / 1 8 6 7 最大位移/ 层平均位移 1 . 0 51 . 0 3 最大层间位移/ 平均层间 位移 1 . 1 01 . 0 3 剪重比 1 . 8 3 2 . 1 7 . 5 0 7 第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 有效质量系数 9 9 . 7 4 9 7 . 8 浅 风载作用 X向Y 向 最大层间位移角 1 / 2 8 5 41 / 1 1 2 0 最大位移/ 层平均位移 1 . 0 21 . 0 2 最大层间位移/ 乎均层间 位移 1 . 0 21 . 0 2 整体稳定验算 结果 X 向刚重比 7 . 4 5 Y 向刚重比 8 . 4 6 从计算结果可以 看出 塔楼与裙房间设置抗震缝后， 扭转效 应明 显减小， 抗震性能良 好。 五、结束语 1 、 合理选用基础方案对整个工程的造价及施工周期均有较大的影响， 高层建筑桩基础 若能结合有利的地质条件，考虑桩土共同 作用，势必带来可观的 经济效益. 2 、 超长无缝地下室结构设计是目 前经常遇到的问题， 若能采取合理的设计及施工措施， 并且结合工程结构特点， 如商业建筑及地下车库为了多停车， 基本上要求采用大柱网， 若 地一 F 室顶板能采取预应力大板体系， 将收到一举两得的效果， 超长无缝地下室设计是完全 可以实现的。 3 、 高层建筑与不规则多层裙房连成一体往往形成平面严重规则， 扭转严重， 结构设计 中需采取较多的加强措施。若能结合建筑的功能分区，合理设置结构抗震缝位置，既有利 于结构抗震，又能将节约大量工程造价。 该工程目 前主体结构已 封顶，结构未出 现异常裂缝，沉降 量及沉降差均在规范规定的 限值范围内. 参考文献 [ 1 1 高 层 建 筑 Si l o 土 结 构 技 术 规 程 1 G 1 3 - 2 0 0 2 2 1 建 筑 抗 展 设 计 规 范 G B 5 0 0 1 1 - 2 0 0 1 [ 3 1 建 筑 地 基 基 础设 计 规 范 G B 5 0 0 0 7 - 2 0 0 2 1 4 1 高层建 筑结构空间 有限元分析与设计软 件S A M E 用户手册、 编制原理 及技术条 件 中国建筑科学研究院P K P M C A D工程部 2 0 0 4 年 1 2 月 5 0 9