成都華僑城大劇院結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

彭 魁

(中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川 成都 610081)

1 工程概況

成都華僑城大劇院位于成都市金牛區(qū)三環(huán)路外沙西線側(cè),華僑城歡樂谷大門右側(cè),總建筑面積 1.6×104m2。建筑外形大氣磅礴,折型屋面配合方塊彩玻幕墻,活潑生動(dòng),成為點(diǎn)綴在歡樂谷的一顆“明珠”。建筑地下 1層(舞臺(tái)設(shè)備基坑-23.0m),地上 4層,平面分為舞臺(tái)區(qū)及觀眾區(qū),南北長約70m,東西長約 100m,東為觀眾區(qū)(1400座,無樓座),西為舞臺(tái)區(qū)(舞臺(tái)設(shè)備基坑最深處-23.0m)。舞臺(tái)區(qū)大屋面為現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋蓋,屋面高度為 17 m,主舞臺(tái)區(qū)為平板鋼網(wǎng)架,屋面高度 32m。觀眾區(qū)大屋面為現(xiàn)澆鋼筋混凝土折型屋蓋,屋面高度為 19m,觀眾廳為平板鋼網(wǎng)架,屋面高度為20m。本工程抗震設(shè)防烈度 7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.10 g,設(shè)計(jì)地震分組為第三組,場地類別為Ⅱ類,場地特征周期值 0.45 S。建筑抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類,框架抗震等級(jí)為一級(jí)(圖 1、圖 2)。

圖1 建筑平面

圖2 結(jié)構(gòu)三維模型

2 結(jié)構(gòu)概述

2.1 地質(zhì)情況及地基基礎(chǔ)

根據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告》,該工程場地地勢(shì)基本平坦,地貌為成都平原,地貌類型單一。土層由上而下為雜填土、素填土、黏土、圓礫,稍密,中密,密實(shí)卵石構(gòu)成。 ±0.000標(biāo)高為總圖標(biāo)高515.00m,抗浮設(shè)計(jì)水位 512.00m。本工程舞臺(tái)部分基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ),基礎(chǔ)底持力層為稍密或中密卵石層,觀眾廳部分基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ),基礎(chǔ)底持力層為松散卵石層或稍密卵石層。

2.2 地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于建筑要求及舞臺(tái)升降機(jī)設(shè)備要求,升降舞臺(tái)基坑很深,臺(tái)倉底面達(dá)到-23.0m,為西南地區(qū)最深的臺(tái)倉,加上該工程所在區(qū)域地下水較豐富,給設(shè)計(jì)帶來了不小的難度。地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要存在兩個(gè)難點(diǎn):

2.2.1 抗浮設(shè)計(jì)

圖3 基礎(chǔ)平面

根據(jù)地勘報(bào)告,抗浮設(shè)計(jì)水位標(biāo)高為 512.00m,-23.0m基坑的水頭高度達(dá)到了 20m,這在以往的工程設(shè)計(jì)中是很少見的。經(jīng)計(jì)算各區(qū)域浮力標(biāo)準(zhǔn)值分別為:-7.0m基坑(25 kN/m2),-14.0m基坑(75 kN/m2),-23m基坑(140 kN/m2)?？垢≡O(shè)計(jì)中進(jìn)行了多種方案比較,包括抗浮樁,抗浮錨桿,地鐵施工中常用的“機(jī)械咬合樁”,甚至考慮在臺(tái)倉周圍采用地下連續(xù)墻嵌入基巖,以達(dá)到阻斷地下水的目的,這樣地下室就可以不考慮浮力影響了(該方案成本過高)。由于建筑施工場地受限,不能進(jìn)行放坡開挖基坑,只能采用“護(hù)壁樁加錨桿護(hù)壁”后直立開挖。所以最終在抗浮設(shè)計(jì)中,采用了各區(qū)域設(shè)抗浮錨桿,局部護(hù)壁樁兼做抗浮樁的設(shè)計(jì)方案為最終實(shí)施方案(圖 3、圖 4)。

2.2.2 地下室側(cè)壁抗土壓力設(shè)計(jì)

地下室-7m基坑至-23m,地下室側(cè)壁高達(dá) 16 m,土壓力相當(dāng)大,設(shè)計(jì)中為了使壁厚更趨合理,采用了“臥梁”、“斜撐”等方式來進(jìn)行地下室側(cè)壁抗土壓力設(shè)計(jì),并用 Midas進(jìn)行了側(cè)壁應(yīng)力分析(圖 5、圖 6),達(dá)到了很好的效果。

圖4 舞臺(tái)區(qū)東西向剖面

圖5 Midas應(yīng)力分析

圖6 側(cè)壁抗土壓力結(jié)構(gòu)處理方式

本工程地下室筏板及側(cè)壁混凝土強(qiáng)度等級(jí)均采用 C 40防水混凝土,混凝土抗?jié)B等級(jí)為 1.2MPa(-7.050以下)、1.0MPa(-7.050以上)。地下室筏板及側(cè)壁均加入了適量抗裂纖維。臺(tái)倉自 2009年 10月使用至今未出現(xiàn)任何滲水現(xiàn)象。

2.3 上部結(jié)構(gòu)

本工程主要的屋面標(biāo)高為 15.75,加上室外地面標(biāo)高-1.00,整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)高度為 17m左右。舞臺(tái)區(qū)有部分局部屋面柱頂標(biāo)高為 29.00,設(shè)計(jì)中是作為主要屋面的局部突出考慮的。所以該工程并未按《高規(guī)》進(jìn)行設(shè)計(jì)。在工程施工圖設(shè)計(jì)期間遇到了“5.12大地震”,我們及時(shí)根據(jù)地震參數(shù)的變化,進(jìn)行了抗震設(shè)計(jì)的調(diào)整,所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)均滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(2008年版)的抗震設(shè)計(jì)要求。

上部混凝土結(jié)構(gòu)中有許多大跨度的地方,下面簡單介紹大跨度結(jié)構(gòu)計(jì)算中的處理方式。如圖 7中,按 A方式布置梁,經(jīng)計(jì)算,發(fā)現(xiàn)與 A梁相交的框架柱彎矩相當(dāng)大,而且大跨度梁撓度偏大,不合理。當(dāng)按 B方式,也就是最后施工圖設(shè)計(jì)的方式布置梁,框架柱彎矩過大、大跨度梁的撓度偏大的問題就迎刃而解了。當(dāng)然,考慮到施工時(shí)布筋的困難,減小了B梁交框架柱的梁上部配筋,施工過程中也相當(dāng)順利,保證了梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的澆筑質(zhì)量。

圖7 大屋面結(jié)構(gòu)平面

3 結(jié)束語

成都華僑城大劇院的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在多處難點(diǎn),如深基坑地下結(jié)構(gòu),抗震概念的活用,大跨度結(jié)構(gòu)計(jì)算中的處理等等。在全體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員的努力下,完成了這些結(jié)構(gòu)難題。目前工程已建成竣工,為成都地區(qū)的文化建設(shè)又書寫了新的絢麗篇章。