某商业中心结构设计实例分析

摘要：本文介绍了的结构设计，探讨了在建筑结构设计时，应根据建筑的功能和使用要求，采用相适应的材料和结构形式，选择符合实际受力情况的计算模型，加上有针对性的概念性构造加强措施，才能解决设计和建设过程中出现的问题。

关键词：结构 ，设计 ，分析

Abstract: this paper introduces the design of structure, the paper discusses the structure design, should according to the function of the building and use requirement, the adaptation of the material and structure form, with the actual choice of the force calculation model, plus targeted conceptual structural reinforcing measures, to solve the design and construction of the problems appeared in the process.

Keywords: structure, design, analysis

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

结构设计是建筑工程的重要组成部分，是工程可以顺利完成的依据。在建筑结构设计中，结构工程师不仅要重视结构计算的准确性，还要结合结构方案的具体实际情况，作出合理的结构方案选择。高层建筑结构设计人员还应根据具体情况进行具体分析，运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。

一、工程概况

本工程总建筑面积为91585，其中地下三层，面积为24673；主楼A区地上25层，裙楼B区地上8层，面积共为66912。地下一层为商场，地下二层为汽车库，地下三层为人防兼汽车库，地上为商场和办公及设备用房，并设有部分餐饮与娱乐用房。本工程设计定位为城市中高档商务办公楼。鉴于其所处地理位置的重要性，从城市设计的角度出发，力图创造出既与周边环境相融又具有标志性的建筑形象。针对不同的功能和使用要求，主楼采用框架一核心筒结构，裙楼采用框架一剪力墙结构，局部大跨度屋面采用轻钢结构。

图一商业中心平面分区

二、商业中心的结构部分

(1)基础。工程场地为已经过平整的城站边的办公用地，主楼在2000年前曾完成了灌注桩的桩基础施工，原主楼A区的设计平面与现设计平面位置稍有偏移，并且主楼由2l层增加到了25层，裙房B区由6层增加到了8层及地下室由地下二层增加到了地下三层。由于各区楼面荷载和结构形式不同，柱底轴力差别较大，因此对于不同区采用了不同桩径，如在主楼A区采用了和原设计相同的Ф1000mm钻孔灌注桩，而在裙楼B区采用了Ф800mm和Ф600mm钻孔灌注桩。因桩端持力层为⑨-2圆砾层，为减少桩底沉渣的影响，对全部工程桩进行桩底高压注浆，以提高单桩承载力，减少沉降量。桩底注浆后单桩承载力特征值应比注浆前提高30％以上。结合老桩的排布情况，主楼A区又补钻了21根Фl000mm钻孔灌注桩：裙楼B区补钻了81根Ф800mm~Ф0600mm钻孔灌注桩。主楼下基础采用1900mm厚的桩-筏基础，为调整上部荷载重心与桩筏下桩重心接近重合，放弃了l2根桩，增加了21根桩。结构封顶时的观测结果显示，主楼与裙楼沉降差

图二 主楼剪力墙和竹子平面布置

(2)地下室。地下室均为地下三层，地下二、三层均为地下车库，面积达16944。地下三层并且是六级人防地下室兼汽车库。因裙楼的柱底轴力与主楼的柱底轴力相差悬殊，因此必须考虑两边地下室的沉降差异；另一方面，裙楼地下室平面尺寸也超过了规范对钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距的规定。但由于建筑防水及使用功能等要求，地下室中不允许设置永久沉降缝或伸缩缝。因此，结构设计中参考以往无缝设计的经验，采取了以下措施：

①设置后浇带。在地下室顶板、底板不同位置设置了2道宽1.0m的后浇带，使主楼与裙楼在施工期间成为各自独立的自由沉降单元，把主沉降差予以“释放”掉，当后浇带一旦合拢后，次沉降差由连接梁、板予以“抵抗”。并要求后浇带在主楼封顶后浇筑封闭，后浇带大样按照《地下工程防水技术规范》(GB50108―2008)图5.2.5-1~3后浇带防水构造设计。地下室侧壁上，与项板、底板后浇带连通的位置设置2道后浇带，采用与底板相同的后浇带形式。

②加强通长配筋。底板、顶板及侧壁钢筋均按通长配置。楼板中通过后浇带的钢筋双层布置，并应错开搭接，搭接长度≥45d(d为钢筋直径)，后浇板带在浇筑混凝土前将钢筋加焊。后浇带位置用附加短筋方式对板配筋进行适当加强。

③掺加外加剂。地下室底板、项板及侧壁采用微膨胀混凝土，其中大体积混凝土施工时，因地下室底板及侧墙的面积大、混凝土量大，混凝土浇筑后会产生较大收缩。同时，由于混凝土内部与表面会产生较大的温差裂缝，为此，混凝土浇捣必须采取有效的施工措施，以降低水化热，将混凝土内部与表面的温差控制在≤25℃，并加强养护。地下室的底板、项板和外侧墙可掺入一定量的低碱性HEA抗裂防水剂替代等量水泥，以减少混凝土早期收缩裂缝。

④根据不同情况对主楼与裙楼、裙楼地下室顶板交接处结构节点进行不同形式的调整。除后浇带处加强配筋外，对地下室顶板的主楼支座处亦配筋加强。

因地下室层高限制，地下一层为3.1m，地下为2.9m，地下三层为3.1m，故地下一层及地下二层楼面均采用无梁楼盖结构，即板柱-抗震墙结构。地下二层楼板为人防顶板，板厚450mm，柱帽高300+400mm(折线高)。地下一层楼板厚260mm，柱帽高260mm，一层楼板作为上部结构嵌固部位的地下室项板，采用梁板结构，板厚180mm。

(3)抗震。本工程建筑场地类别为II类，抗震设防烈度为8度，地震动反应谱特征周期为0.35s，设计地震分组属第一组。基本风压按50年重现期控制位移，建筑抗震类别裙楼部分为乙类(为人流密集的多层商场)，其余部分为丙类。主楼平面呈正方形，结构类型为框架一核心筒结构，框架的抗震等级为三级，构造措施按二级，核心筒抗震墙的抗震等级为二级，裙楼为框架一抗震墙结构，抗震等级均为三级。楼梯间、电梯间位于核心筒的中心(见图2)，结构设计中利用电梯间和楼梯间组成的核心筒墙体作为抗侧力的主要构件，四周的框架柱作为次要抗侧力构件，形成双重抗侧力体系

主楼的由于主楼层高限制在3.4m，柱距8.0m，框架梁就只能做宽扁粱500×600。主楼的柱截面为1000×1000。按采用SATWE程序分析的结果(附计算结果)见表l、表2、表3。从表中可见，设计指标完全能满足规范要求。

(4)框架部分抗震等级、轴压比等的调整。抗震设计时，抗震引起的对房屋的倾覆力矩由框架和核心筒两部分共同承担主楼由核心筒承担的部分大于总倾覆力矩的80％以上，是抗侧力的主要构件，但由于周边框架柱数量少，柱距大，框架分担的剪力和倾覆力矩都少，所以框架一核心筒结构必须通过采取措施才能实现双重抗侧力体系。框架抗震等级为三级，但构造措施按二级：框架柱轴压比按以下标准控制：角柱不大于0.75，中柱不大于0.85。其他的调整如筒体中存在墙肢过长的剪力墙开设结构洞来提高墙体的延性；主楼在裙楼顶部上、下各一层适当加强抗震构造措施等。

三、结语

(1)通过对不同时期沉入桩的单桩承载力的试验，可以验证较早沉入桩由于土体固结，其单桩承载力会有不同程度的提高。(2)地下室无缝设计时需采取多种措施相结合，以解决沉降差和结构超长的问题。(3)在水平荷载作用下，密柱深梁框简的翼缘框架柱承受较大轴力，当柱距加大，裙梁的跨高比加大时，剪力滞后加重，柱轴力将随着框架柱的加大而减小，但它们仍会有一些轴力，也就是还有一定的空间作用。本主楼就是这种类型的“稀柱简体”。由于框架分担的剪力和倾覆力矩都少，所以框架一核心筒结构必须通过采取措施才能实现双重抗侧力体系。(4)框架部分的抗震等级、轴压比要按照实际计算框架承担的倾覆力矩调整，不然会造成框架部分设计的结构失误。