某綜合訓(xùn)練館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與探討

田 野

(上海誠(chéng)建建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，上海 200081)

1 工程概況

本工程位于河南省鄭州市，為高等專科學(xué)校的新建體育綜合訓(xùn)練館。綜合訓(xùn)練館總建筑面積22 533 m2，地上3層(局部1層)，局部為大跨躍層。地下建筑面積500 m2，地上建筑面積22 033 m2;建筑高度為20.45 m。

綜合訓(xùn)練館根據(jù)GB 50223-2008建筑工程設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，建筑物抗震類別為重點(diǎn)設(shè)防類(乙類)，乙類建筑地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，抗震設(shè)施按提高1度地區(qū)要求。本工程抗震設(shè)防烈度為7度，故地震作用按7度計(jì)算，抗震措施提高1度的要求即按8度考慮。本工程上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，因此框架抗震等級(jí)按二級(jí)設(shè)計(jì)，抗震構(gòu)造措施按提高一級(jí)采用。

2 結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置

綜合訓(xùn)練館平面總長(zhǎng)度123.6 m，總寬度103.2 m，結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)，由于建筑功能，無法設(shè)置結(jié)構(gòu)縫將建筑分為單獨(dú)結(jié)構(gòu)單體，設(shè)計(jì)中超長(zhǎng)混凝土樓面板采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)配筋、摻加抗裂劑、加強(qiáng)保溫等措施以抵抗溫度應(yīng)力，對(duì)部分樓板采用預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)抗裂能力。結(jié)構(gòu)體系采用框架結(jié)構(gòu)。

綜合訓(xùn)練館抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度1度的要求加強(qiáng)其抗震措施，根據(jù)規(guī)范確定框架抗震等級(jí)為二級(jí)，抗震構(gòu)造措施為一級(jí)?？蚣芸v向柱網(wǎng)基本尺寸為7.2 m，部分跨度較大為8.4 m和9.6 m?；@排球訓(xùn)練館和游泳館內(nèi)不設(shè)框架柱，為局部單層，2層、3層上空，籃排球訓(xùn)練館跨度為64.8 m×64.8 m，游泳館跨度為58.8 m×28.8 m?？蚣苤窘孛娉叽鐬?00×600，600×900。樓蓋采用主次梁結(jié)構(gòu)，主要框架梁截面尺寸為350×800，400×900，主要次梁250×600，250×550，綜合訓(xùn)練館內(nèi)建筑造型需要，球館、游泳館屋面跨度較大，結(jié)合建筑截面尺寸為采用平面鋼桁架+鋼梁結(jié)構(gòu)，屋面為輕型保溫彩色壓型鋼板。主要樓層板厚均為130 mm。兩個(gè)方向均設(shè)置兩道收縮后澆帶，并在設(shè)計(jì)時(shí)考慮溫度荷載作用，對(duì)超長(zhǎng)混凝土樓面板采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)配筋、摻加抗裂劑、加強(qiáng)保溫等措施以抵抗溫度應(yīng)力，對(duì)部分樓板采用預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)抗裂能力。

3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)地勘資料、場(chǎng)地距已有建筑物及道路60.0 m以上，基坑開挖最大深度2.0 m，棄土堆放、復(fù)合地基或樁基施工對(duì)周圍環(huán)境及建筑物均無不利影響，環(huán)境條件較好。根據(jù)鉆探揭露，在勘探深度范圍內(nèi)的地層全部為第四系松散沉積物，其巖性以粉土、粉質(zhì)粘土和粉細(xì)砂為主，下部以粉土和粉質(zhì)粘土為主，含大量鈣質(zhì)結(jié)核，局部膠結(jié)成層。由于地下水位埋藏較淺，需考慮地下水對(duì)工程的影響。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，本場(chǎng)地飽水砂土不液化，可不考慮液化。

本工程地基采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)處理，CFG樁端持力層為9層細(xì)砂，基底持力層為3層粉土。CFG樁樁長(zhǎng)17 m，樁頂褥墊層為250 mm厚級(jí)配良好砂石。復(fù)合地基承載力特征值根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定，根據(jù)地勘資料估算值為fspk=310 kPa，基礎(chǔ)除局部地下室采用梁板式筏形基礎(chǔ)外，其余均采用獨(dú)立柱基。

4 上部結(jié)構(gòu)處理

4.1 躍層柱

由于綜合訓(xùn)練館的游泳館、籃排球訓(xùn)練館的使用功能要求，形成局部一層且大空間結(jié)構(gòu)，?軸、軸、①軸部分柱在1層～3層單方向無側(cè)向支撐，鋼屋面與混凝土柱為鉸接，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注意設(shè)置實(shí)際的計(jì)算長(zhǎng)度，并在計(jì)算時(shí)設(shè)置與鋼結(jié)構(gòu)屋架相連的結(jié)構(gòu)柱柱頂鉸接。

4.2 大開洞旁的樓板

籃排球訓(xùn)練館和游泳館之間在2層，3層存在一跨混凝土樓板，在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮平面外變形。計(jì)算為彈性樓板計(jì)算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加強(qiáng)柱、邊梁、樓板構(gòu)造措施。柱、梁抗震等級(jí)提高一級(jí)，截面加大，配筋加強(qiáng)，箍筋全長(zhǎng)加密。樓板加大板厚，配筋率提高，板筋雙向拉通。

5 結(jié)構(gòu)分析

由于綜合訓(xùn)練館結(jié)構(gòu)為乙類建筑，地震作用較大，且結(jié)構(gòu)平面開洞較大不規(guī)則，頂層存在梁托柱豎向剛度突變等整體計(jì)算中較難處理的問題。因此在本工程設(shè)計(jì)中，對(duì)于建筑周邊及躍層柱予以加強(qiáng)，采取了加大結(jié)構(gòu)斷面、加大配筋、增大板厚、雙層雙向配筋等構(gòu)造措施。

結(jié)構(gòu)自振周期(選取前3個(gè)振型，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián))的SATWE計(jì)算結(jié)果見表1，主要控制參數(shù)見表2。

表1 結(jié)構(gòu)自振周期

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向的周期值在合理范圍內(nèi)，T3/T1=0.88＜0.90，滿足規(guī)范要求;位移角均小于1/550，最大位移/平均位移比值為1.33，滿足規(guī)范不大于1.50的要求;基底剪重比均大于 5.40%;有效質(zhì)量系數(shù):X向?yàn)?99.8%，Y向?yàn)?9.5%，均滿足規(guī)范不小于90%的要求。因此，經(jīng)過調(diào)整計(jì)算的病房樓的整體結(jié)構(gòu)方案較為合理，各指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 主要控制參數(shù)

6 結(jié)語

對(duì)于較為復(fù)雜的框架結(jié)構(gòu)體系，由于結(jié)構(gòu)中存在較多的結(jié)構(gòu)薄弱處，在設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)，對(duì)于關(guān)鍵部位，需要采用補(bǔ)充計(jì)算以校核整體計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)不同的建筑要求應(yīng)既滿足承載要求，同時(shí)又要滿足結(jié)構(gòu)整體變形的要求，且需增強(qiáng)局部結(jié)構(gòu)薄弱處的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于該種結(jié)構(gòu)的躍層處理、薄弱樓板處理、梁抬柱處理、屋頂大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋與混凝土柱連接處理等均需多做結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行計(jì)算比較分析，采取合適的結(jié)構(gòu)方案以滿足設(shè)計(jì)要求。

［1］劉立杰，覃 陽，耿 晉，等.國(guó)家奧林匹克體育中心綜合訓(xùn)練館工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2008(1):53-55.

［2］李社生.某多層大空間體育訓(xùn)練館的設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)建筑，2012(1):61-63.

［3］劉中華，肖志斌，裘 濤，等.杭州電子科技大學(xué)體育館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究［Z］.

［4］董明海.北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)員公寓餐廳輔助訓(xùn)練館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介［J］.建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，2010(70):11-13.