大底盘双塔高层建筑结构设计.pdf

第 3 3卷第 7期 V0 1 - 3 3 No ． 7 建筑施工 B UI L DI N G C O N S T R U C T 1 0 N 大底 盘 双 塔 高层 建 筑 结构 设 计 S t r uc t ur a l De s i g n o f Twi n To we r Hi g h-Ri s e Bu i l di ng wi t h La r g e Fo und a t i o n Sl a b 口 曹 阳 上海市建筑材 料工 业设计 院 2 0 0 0 9 2 【 摘 要】 结合具体工程实例，对大底盘双塔结构体 系的高层建筑进行了设计与分析，并对混凝土超长结构不设缝的结构处 理进 行 了详细的 阐述。通过工程 实践证 明，该 结构施 工达 到 了较好 的效果。 【 关键词 】大底盘双塔结构 高层建筑 基础设计 结构设计 【 中图分类号】 T U 7 5 6 ． 4 ， 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 I 2 0 1 1 0 7 0 5 6 7 0 2 1 工 程概 况 该产业园工程位于上海浦东张江园区内，总建筑面积 约为 5 8 2 6 9 ． 6 3 m 。由 1 “ - 7 产业楼、 8 办公楼、 9 综合楼和 1 0 地 下 车 库 组 成 。 其 中 ， 9 综 合 楼 面 积 最 大 ， 为 2 9 1 0 9 ． 6 3 m 2 ， 现以该楼为例作详细介绍。 该单体为双塔高层建筑 ， 地上 1 2层 ， 有 2层裙房， 主楼 及裙房下设满堂人防地下室 ，建筑平面尺寸为 8 0 ． 3 m x 7 0 ． 6 m， 高度为 3 8 ． 8 m 。 由于建筑 1 层底部为酒店大堂， 故主 楼与裙房之间未设沉降缝 ， 2层楼面中厅处开有 1 7 ． 2 m x 3 5 m的大洞， 其平面结构见图 1 。 图 I 2层结构平面 2 工程地质条件 本工程按照 2 0 0 2版国家规范和上海现行规范、规程 设计， 抗震设防烈度为 7度， 设计基本地震加速度为 0 ． 1 0 g ， 设计地震分组为第一组 ， 因属上海Ⅳ类场地， 故设计特征周 【 作者简介】 曹 阳 1 9 7 2 一 ， 女 ， 本科， 工程师。联系地址 上海 市大连路 9 9 0号 7 0 2室 2 0 0 0 9 2 。 【 收稿 日期】 2 O l 1 0 6 一 l 2 期为 0 ． 9 0 S ， 基本风压 O ． 5 5 k N ／ 。 根据该场地的岩土工程地 质勘察报告， 本工程场地属上海地区正常地层分布区， 地层 分布较稳定。 拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其实测 静止水位埋深在 1 ． 2 0 m ～1 ． 3 4 m之间， 设计采用地下水位年 平均高水位埋深 0 ． 5 0 m ， 低水位埋深为 1 ． 5 m 。地下水和地 基土对混凝土无腐蚀性。该场地在 2 0 ． 0 m以浅范围内存在 可液化的③ 层饱和砂质粉土层， 进行液化判别后 ， 拟建场 地在地震设防烈度为 7 度时不会发生地基液化。 3 基础设计 由于本工程主楼与裙房相差1 O层 ，荷载差异很大， 因 此，设计采用不同桩径和桩长的方案主楼采用 4 5 0 m m x 4 5 0 m m预制方桩， 桩长 4 O m ， 桩基持力层为⑦层粉砂 ； 裙房 采用3 5 0 m m x 3 5 0 m m预制方桩， 桩长 2 6 m ， 桩基持力层为 ⑤斗 层粉质黏土夹粉性土。 我们通过调整桩基形心， 使基础 沉降量和沉降差控制在允许范围内。 此外， 在基础设计上， 我 们还采取以下措施以减小主楼与裙房之间不均匀沉降 1 设计拟通过控制主楼的绝对沉降量来控制差异沉 降， 以满足规范要求 ； 2 采用厚底板、 高基础梁， 并提高地下室的整体刚度， 以抵抗不均匀沉降产生的次应力； 3主楼与裙房间设置沉降后浇带， 待主楼沉降趋于基 本稳定后， 再进行封闭。 4 上部结构设计 该工程的上部结构采用框架剪力强结构， 剪力强抗震等 级为二级， 框架抗震等级为三级。所采用的构件具体情况见 表 1 。结构超限情况有以下几点 1 塔楼长 L ffi 6 9 ． 9 m ， 宽 1 0 ． 3 m ， 长宽比 6 ． 7 8 ， 第 7期 曹 阳 大底盘双塔高层建筑结构设计 7 ， 2 0 1 1 超出了 高层建筑混凝土结构技术规程 中A级高度高层建 筑最大长宽比为 6的限值。 表 l构件选型 标高 墙厚／ ra m 板厚 ／ m m 粱 板混 凝土等 朔 墙柱混凝土等级 1 3 5 11 1 以下 3 o 0 首层2 5 0 ； 2层 1 3 0 C 3 O 底板及挡土墙 3 层 1 5 0 ；4层 1 3 0 C 3 0 ；柱 C 4 0 3 ． 5 m以上 2 5 0 标准层 1 1 0 ； 大屋 1 2 C C 3 O C 3 O 2 有效楼板宽度小于楼板典型宽度的 5 0 ％ 。2 层中厅 处楼层楼面开大洞，大洞长边尺寸为 4 2 ． 3 m，该方向楼长 7 O ． 6 m ， 因 4 2 ． 3 ／ 7 0 ． 6 0 ． 5 9 ， 超出了 上海市超限高层建筑抗 震设防管理实施细则 第二款第五条的允许值。 3 在 Y 向地震力作用下， 个别楼层最大位移与平均位 移的比值大于 1 ． 2 ， 属 建筑抗震设计规范 规定的“ 扭转不规 则 ” 平面。 4 本工程上部为双塔高层建筑 ， 属 上海市超限高层 建筑抗震设防管理实施细则 第三款第九条所界定的错层结 构、 连体结构、 多塔楼高层建筑。 可见， 本工程为平面不规则的建筑结构 ， 所以我们采用 中国建研院编制的 S A T W E 和 P M S A P 软件进行了整体计算 ， 在 分别考虑了偶然偏心和双向地震作用两种工况 不同时考 虑 后， 其周期、 位移、 剪重比、 最大位移与平均位移之比以及 振型参与质量与总质量之比均满足规范要求。 5 加强措施 由于大底盘双塔结构底部裙房刚度与上部塔楼层刚度 悬殊较大， 所以造成了整体结构竖向刚度变化较大。为了减 小结构的扭转效应 ， 我们在结构概念设计时 ， 考虑了大底盘 上部各塔楼的层数、 层高、 平面布置， 尽可能使其相同或接 近， 且双塔楼宜在大底盘上对称布置， 以避免过大的偏心。 我们对大底盘双塔楼进行结构分析时， 裙房屋面板按弹 性楼板考虑， 每个塔楼的楼层考虑为一个刚性楼板。 计算时， 结构的振型数取 3 6 个 ，以保证振型参与有效质量系数不小 于 9 5 ％ 。 为了保证底部裙房房屋顶层能传递塔楼的水平地震力， 加大裙房屋顶层的刚度，我们将大底盘屋面板的厚度取值 1 5 0 m m， 板上下采用双层双向通长配筋， 同时对大底盘屋面 板上下层的楼板也进行了加厚。除此之外， 我们还将塔楼中 与裙房连接体相连的外围柱、 剪力墙 自承台顶至裙房上一层 的高度范围内的纵筋提高了 1 5 ％ ， 且柱箍筋全长加密。 6 超长结构的处理 本工程地上部分全长 8 O ． 6 m， 超过了混凝土规范规定的 伸缩缝的最大间距应为 5 5 m的要求。 考虑到混凝土的收缩和温度应力是导致混凝土开裂的 直接原因 温度应力主要因温差的影响发生在结构的顶部和 外露部分 ， 而本工程外墙采用保温板， 屋面板上平均有厚为 2 0 0 m m的保温层和焦渣找坡层 ， 由于保温层的作用， 屋面结 构内外表面的实际温差不会很大。经多方面比较， 我们决定 不设伸缩缝 ， 并在构造和施工方面采取以下措施， 以减小混 凝土收缩和温度应力的影响 1 自首层至以上各层， 在纵横方向上各设置一道后 浇带 ， 将后浇带之间的距离控制在 5 0 m左右 ， 并要求待全部 结构封顶 2月后， 再用标号高一级的微膨胀混凝土封闭 地 下室部分未设置，主要是考虑到地下部分受温度影响很小， 温度区段可以相应延长， 而且基础混凝土内有掺加混凝土微 膨胀剂， 它可以补偿由于混凝土收缩引起的应力 。 对于地上 部分， 由于混凝土的收缩量早期较大、 后期逐渐减小 ， 因此由 于后浇带的作用， 待结构全部连成整体时， 可以认为混凝土 的收缩已基本趋于稳定。 2 屋面板混凝土内掺加微膨胀剂。因屋面板受温度 的影响最大，在屋面板内采用掺加微膨胀剂的补偿混凝土 比例为 1 4 ％ 来替代水泥用量， 能在结构中产生预压应力， 达到控制裂缝的目的。 3 调整屋面板的配筋， 尤其是分布筋 ， 应将板内分布 的钢筋加大到 西8 m m2 0 0 m m， 配筋率为 0 ． 2 5 ％ ， 并延长向 拉通。 因为分布钢筋有减小混凝土收缩、 分散裂缝、 控制裂缝 宽度的作用， 对于框架梁的施工， 则要将支座负钢筋在全梁 长度范围内拉通 ， 并将梁内钢筋用量适当增大 1 5 ％ ， 以抵抗 屋面板的温度、 收缩应力。 4要求施工单位采取以下措施保证施工质量， 以减 小混凝土的收缩应力 ① 控制好混凝土的水回比。水灰比大则收缩量大， 骨 料含量多则收缩量小。 ② 注意加强养护。风吹 日晒会加快混凝土的收缩速 度。 5 应做好屋面及地下室顶板 外露部分 的保 温措施 。 7 结语 大底盘多塔结构因受力机理比较复杂， 应引起设计师的 足够重视 ， 所以我们采用了多种程序进行计算分析、 比较 ， 并 在竖向刚度突变处采取措施进行加强。 超长混凝土结构不设 缝施工， 只要措施得当， 实际证明是可行的。本工程于 2 0 0 5 年 l 1 月开工， 2 0 0 7 年 4月结构封顶 ， 在进行建筑装修之前， 经仔细检查， 未发现主、 次梁开裂及屋面外墙面裂缝等现象。 参考文献 【 1 】 赵 西安． 钢筋混凝土 高层建筑结构分析【 M】 ． 中国建筑工业 出版社 1 9 9 2 ， 3 ． 【 2 】 娄宇， 王红庆． 大底盘双塔连体高层建筑的振动分析和抗震设计 Ⅱ 】 ． 建筑结构， 1 9 9 9 ， 4 ． 【 3 】 J G j 3 - 2 0 0 2高层建筑混凝土建筑技术规程【 s 】 ． 中国建筑工业出 版社 ， 2 0 0 2 ， 9 ．