探討商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施及合理性分析

譚敬聯(lián)

廣西壯族自治區(qū)建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院

探討商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施及合理性分析

譚敬聯(lián)

廣西壯族自治區(qū)建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院

本文通過實(shí)際工程案例，對(duì)商業(yè)建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行了詳細(xì)分析，以供類似工程參考。

商業(yè)建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；合理性

1 工程概況

某商業(yè)建筑由1#樓5層全商業(yè)和11，12#樓22層辦公及酒店組成。1#、11#、12#建筑地上5層和地下2層。1#、11#、12#層高：1層為6.0m，2～5層各為5.4m。11#、12#樓5～22層層高均為3.6m。結(jié)構(gòu)體系：1#樓為框架結(jié)構(gòu)，11#、12#樓為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)形式為11#、12#樓為平板式筏形，1#樓為柱下條形基礎(chǔ)+加防水板。5層以下建筑功能均為商業(yè)；建筑地上l，2層為獨(dú)立街鋪，3～5層為大商場(chǎng)以及餐飲區(qū)，6層以上為辦公室和酒店公寓。地下一層為大型商業(yè)超市和設(shè)備用房(層高7.0m)，地下2層為車庫(kù)和消防水池等設(shè)備用房(層高為4.20m)。本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年；建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)；抗震設(shè)防類別：商業(yè)營(yíng)業(yè)面積≧7000m2為重點(diǎn)設(shè)防類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15，設(shè)計(jì)抗震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，建筑的設(shè)計(jì)特征周期為0.35 s；基本風(fēng)壓0.4 kN／m2，地面粗糙度為B類。根據(jù)GB 50223--2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)中3.O.3的規(guī)定，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度1度的要求加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施，其框架抗震等級(jí)在原基礎(chǔ)上提搞一級(jí)。

2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。本工程所有地上單體均位于一個(gè)大地下室上，地下室層數(shù)2層，基礎(chǔ)板面標(biāo)高一15.400m，持力層為中風(fēng)化安山巖，地基承載力特征值為 fak =600kPa；故基礎(chǔ)形式采用1#柱下條形基礎(chǔ)加抗浮壓重防水板和11#及12#平板式筏基?？垢∷^11.26m。根據(jù)水頭較高，1#樓需加1.4m壓重解決抗浮問題，局部純地下室部分加壓重及抗浮錨桿解決抗浮問題；1#基礎(chǔ)底板厚0.6 m，11#和12#平板板厚為1800mm。復(fù)核地基沉降變形計(jì)算因地質(zhì)承載力較大，驗(yàn)算基礎(chǔ)最大沉降量約為30mm，在地基規(guī)范要求范圍內(nèi)。

3 商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性分析

3.1平面結(jié)構(gòu)布置選擇及優(yōu)化

商業(yè)項(xiàng)目往往要滿足建筑大空間功能要求，外形復(fù)雜，平面較不規(guī)則，通常存在大跨度、大懸挑結(jié)構(gòu)，同時(shí)，考慮到設(shè)備、管道等對(duì)凈空影響，梁高受到控制，因此梁端采用加腋等手段對(duì)梁截面進(jìn)行優(yōu)化，個(gè)別部位受建筑功能限制考慮采用鋼-砼混合結(jié)構(gòu)，更好地滿足建筑功能處理能提升商業(yè)整體空間。規(guī)則柱網(wǎng)樓面梁采用框架梁+井字梁形式布置。對(duì)于柱跨的商業(yè)(12.6mx9m， 9x9m)主受力框架梁截面可控制在400mm×900～1000mm；次梁300mm×700mm。商業(yè)間通道連橋梁高控制在1.2m 以下，并且應(yīng)至少設(shè)置2 道樓面梁以保持平面外穩(wěn)定性?？缭缴虡I(yè)間通道跨度不大于20m時(shí)梁應(yīng)優(yōu)先考慮采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，布置平行或者交叉梁，若主受力梁為次梁，應(yīng)伸入兩端主框架至少一跨形成連續(xù)梁以減小跨中彎矩及撓度，同時(shí)也可減小邊跨框架梁的扭矩，增大兩側(cè)結(jié)構(gòu)的牢靠聯(lián)接。由于連橋面考慮進(jìn)平面不規(guī)則及整體作用，水平力的傳遞及平面薄弱點(diǎn)出現(xiàn)，連橋板厚應(yīng)適當(dāng)加厚，板配筋按0.25%雙層雙向通長(zhǎng)配置加強(qiáng)構(gòu)造。大中庭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：采用鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)，沿洞口周邊設(shè)置斜鋼梁，鋼梁高度控制在約1.2m，跨度控制在30m 以下，鋼梁端部支承于柱或混凝土框架梁處。自動(dòng)扶梯端部應(yīng)設(shè)置一道封口梁。由于大中庭跨度較大，組合結(jié)構(gòu)剛度偏小，考慮到自動(dòng)扶梯荷載較大且有一定的動(dòng)力作用，中庭樓蓋剛度應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，鋼梁除應(yīng)滿足承載力要求之外，可采用增加剛節(jié)點(diǎn)、加勁肋、增加腹板厚度等措施以減小彈性撓度，滿足舒適度要求。小中庭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：采用混凝土結(jié)構(gòu)，柱框架梁為大跨度梁(跨度不大于20m)或懸臂梁，梁高控制在1.2m 以下。在荷載較大的位置，次梁亦可布置為懸臂方向，以減少主梁的負(fù)擔(dān)。懸臂梁及大跨度梁可按受力及撓度要求設(shè)計(jì)為變截面，便于管線的布置，盡量減小對(duì)凈空的影響。走廊大懸挑梁布置及截面優(yōu)化方法：商業(yè)走廊懸挑長(zhǎng)度一般在5m 以內(nèi)，結(jié)構(gòu)可采用框架梁懸挑+橫向次梁的布置方式以減小框架梁根部彎矩?？蚣芰簯姨舳艘话闩c內(nèi)跨同寬，通過增大懸挑端梁高以提高承載力，但一般不超過1.2m。

3.4基礎(chǔ)及底板選型

根據(jù)地質(zhì)勘察詳細(xì)報(bào)告，底板面(標(biāo)高約-15.4m)已進(jìn)入土層中風(fēng)化安山巖，承載力特征值fak = 600 kPa，承載力較高，均采用天然基礎(chǔ)。本工程應(yīng)考慮抗浮設(shè)計(jì)，抗浮水頭約11.26m，技術(shù)措施上采用壓重加抗浮錨桿抵抗。D160 錨桿(錨桿長(zhǎng)按8m，入持力層中風(fēng)化安山巖8m 內(nèi)，極限側(cè)阻力特征值取均值約120Kpa)，抗拔承載力特征值約360kN。壓重量(取底板厚度600mm，壓重層厚1400mm，其壓重荷載為0.6*25+1.4*20+0.18*25*2+0.8*18=66.4kN/m2)，即整體抗浮剩余水浮力為：11.26*10*1.05-66.4=51.83kN/㎡；換算錨桿分布間距為√360/51.83=2.64m，抗浮錨桿間距按2.5m設(shè)計(jì)；僅設(shè)于純地下室部分，施工要求主體結(jié)構(gòu)完成及壓重料回填后方可停止降水處理，否則僅地下室部分整體抗浮會(huì)存在安全隱患問題。

3.5地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型

首層室外覆土厚0.60m，沿著建筑物周邊設(shè)有消防車道，覆土自重和消防荷載及跨度等較大；且結(jié)構(gòu)頂板又作為塔樓嵌固端考慮。即采用現(xiàn)澆梁板式結(jié)構(gòu)形成較好樓層剛度，板厚根據(jù)規(guī)范要求取值室內(nèi)180mm，室外有覆土區(qū)域按250mm；板最小配筋率按0.25%考慮，并且采用雙層雙向通長(zhǎng)配置。框架梁梁高按跨度l/12～18取值，一是保證結(jié)構(gòu)變形安全穩(wěn)定性，二是考慮地下一層商業(yè)空間使用，梁高控制范圍在0.8～1.0m之間。由于地下水位較高考慮工程成本經(jīng)濟(jì)性，抗?jié)B等級(jí)分段取值如底板，-2層外墻按P8，其余均地下室外墻和頂板與覆土或水接觸構(gòu)件按P6考慮。

4 結(jié)束語

綜上所述，商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通長(zhǎng)面臨大跨度、大懸挑、超長(zhǎng)等難題，通過實(shí)例對(duì)以上問題的論述，只要合理把握建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，各專業(yè)緊密配合，通過合理布置的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，即可做到結(jié)構(gòu)體系清晰、傳力途徑合理，受力明確。另外，對(duì)于復(fù)雜的商業(yè)項(xiàng)目，在方案階段，結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)及早介入，這是整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中結(jié)構(gòu)合理性、經(jīng)濟(jì)性影響尤為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。