宾馆后勤用房结构设计研究

【摘 要】上海随着城市化进程的不断深入，各类建筑如雨后春笋般纷纷崛地而起。在寸土寸金，土地资源有限的背景下，对于改、扩建工程而言，其将会受到安全、经济、环境、技术等诸多因素的制约，因此，予以适宜的结构设计考虑便显得尤为重要。这样既能够保证建筑工程的稳定性、安全性，也同时保证了工程的经济性及合理性，从而为使用方提供理想的工作以及使用场所。

【关键词】旧房周边，沉降缝，地基设计，上部结构设计

一、工程概况

本工程为上海某宾馆内，新建一栋后勤用房，要求新建建筑与临近的原建筑物相通。新建后勤用房建筑面积每层约为158m2 ，总建筑面积约为321m2 （其中室外楼梯面积为5m2）。后勤用房地上2层，无地下室，建筑物高度约为7.55m，采用现浇钢筋混凝土框架结构。建筑使用年限五十年。

本工程的混凝土结构的环境类别：IIa类。结构的抗震等级和抗震设防类别：框架的抗震等级为三级；抗震设防类别为丙类。抗震设防烈度：7度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组。50年一遇的基本风压：0.55kN/m2，地面粗糙度：B类。本工程地基基础设计等级为丙级，场地类别为Ⅳ类。

根据上海某宾馆动力房、后勤楼改造工程、门卫综合楼岩土工程勘察报告显示：天然地基承载力设计值按地基承载力特征值fak=95kpa。本工程基础为柱下条型基础，基础埋深定为-2.100m。②-1层褐黄色土层作为基础持力层。

二、结构设计

所谓结构设计，简单来说就是用结构所呈现出来的一种形式，一种结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构工程师从建筑及其它专业图纸中所提取出来的一些相关的结构元素。它包括基础、柱、梁、板、墙体、楼梯及其他细节部位等等。然后用这些结构元素构成的结构体系在各种情况下所产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容由上可知也可分为：基础设计、上部结构设计及细部设计。

本工程前提需在原宾馆范围内，新建一栋与临近的原建筑物相通的后勤用房，因场地的特殊性及业主的特殊要求，事先展开对新老建筑物基础设计及结构整体布置合理性的思考显得尤为重要。

1、沉降缝设计

此工程因需与原临近建筑物形成相通，因此必然涉及新老建筑物基础设计不同的问题。原建筑物基础的结构和尺寸是根据建筑物原有上部荷载、地质条件等相关因素而确定，并没有考虑到后续新增建筑物建成后带来的新荷载的影响。经过多年的使用，原建筑基础下面的持力层和下卧层，在上部荷载的影响下，已经基本牢固，建筑物的整个沉降也已趋于稳定。但此次新建的后勤用房地基则不然，它会随着上部传来的各种组合荷载产生附加应力，在后勤用房建成及投入使用一段时间后，新建的后勤用房所产生的沉降量必然大于原建筑物基础的沉降量。因此考虑到后勤用房建成后所产生的沉降会给原有建筑物基础带来不利因素，故本次结构设计首先考虑在新老基础之间设置沉降缝。

沉降缝在地震区应符合防震缝的要求。本工程在上海，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.1.4条条文说明，钢筋混凝土房屋需要设置防震缝时，应符合下列要求：

（1）框架结构（包括设置少量抗震墙的框架结构）房屋的防震缝宽度，当高度不超过 15m 时不应小于100mm；超过 15m 时，6 度、7 度、8 度、和 9 度相应每增加高度 5m、4m、3m 和 2m，宜加宽20mm。

（2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用上述 1）项中规定数值的 70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用1）项规定数值的50%；且均不宜小于 100mm。

（3）防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。[1]

本工程为框架结构，建筑物高度约为7.55m

2、地基设计：

地基基础是建筑物的地下隐蔽工程，事故的苗头不宜察觉，一旦出现事故，难以补救，甚至造成灾难性的后果。目前常见的建筑物倾斜、建筑物墙体开裂、建筑地基严重下沉等等，都与地基设计有关。

工程师根据建筑物的性质、规模、高度、体型、场地和地基条件的复杂程度，需进行合理的地基基础设计。

本工程根据地质报告 由机械工业即第三勘察研究院2005年11月许勘[2]

勘察点K8、K9 4-4’ 、5-5’剖面图

根据现代设计院±0.000相当于绝对标高4.600

室内外高差0.450，相当于绝对标高4.150。

地耐力：地基承载力设计值：fa=118KPa

地基承载特征值：fak=95KPa

因本工程临近原建筑物，基础设计时，除需做沉降缝考虑外，还需考虑如下问题：

1）工程基础形式选用：选用柱下条形基础，柱下条形基础称为扩展基础，扩展基础的作用是把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。柱下条形基础横截面为倒T形，基础梁高度根据基底反力可取柱距的1/4～1/8，本工程取③轴条基为列，柱距6000mm，取值900mm（范围可750mm～1500mm）。翼板厚度取值250mm。基础埋深2.080m。砼：C25。

2）新建筑物基础局部会与原建筑物基础相碰，且新建筑物上部墙体需有立足点，故③轴处基础（临近原建筑基础处）局部需做悬挑梁设计，这样设计基础时，需考虑偏心问题。

取③轴基础进行设计：

上部荷载由SATWE计算传下：

③轴底板计算：

3）基础开挖设计考虑：因临近原建筑物，故基础开挖时，需对原建筑基础进行支模保护，且基础回填土均应分层夯实其压实系数不小于入c=0.93。

4）为满足截面的配筋要求，地基梁设计还应满足一些构造要求：

a） 梁高大于300mm且满足柱下钢筋混凝土条形基础梁的高度宜为柱距的1/4～1/8时，纵向受力筋d≥10mm，一般取d=10mm～25mm。

b） 本工程地基梁高>800mm，箍筋直筋应≥8mm；当梁中配有计算需要的受压钢筋时，箍筋直径不应小于纵向受压钢筋最大直径的2.5倍，此时所配的箍筋的间距应≤15d（其中d为纵向受压钢筋的最小直径）；当一层内的纵向受压钢筋多于5根且d>18mm时，箍筋间距不应大于10d。

c） 本工程地基梁高>800mm，箍筋的最大间距：V>0.7ftbh0，最大间距为300mm，V800mm，且一层内纵向受压钢筋多于4根，所以应设置复合箍筋。

d） 本工程地基梁高>800mm，梁的两侧面沿高度每隔300mm～400mm应各设1根直径不小于12mm的纵向构造筋且应设拉筋（拉筋直筋与箍筋直径一样，间距为2倍箍筋间距）

3、上部结构设计：

上部结构设计是结构设计中除地基基础以上部位的结构设计。本工程上部结构建模及计算均采用软件PKPMCAD。根据业主要求，本建筑物一层为蔬菜准备间，二层为仓库，屋面为上人屋面，故上部结构荷载取值：根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表4.1.1

活载：办公楼：2.0KN/m2 ，楼梯：2.0KN/m2，悬臂端：2.5KN/m2

屋面： 2.0 KN/m2（上人屋面）

恒载：根据建筑材料计算

楼面：找平层：0.68KN/m2 ，钢筋砼板2.7 KN/m2 ，板底粉刷：0.6 KN/m2

合计：3.98 KN/m2（实际取用4.5 KN/m2）

屋面：

1）水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2

2）三元乙丙橡胶防水片材 0.25KN/m2

3）1：8水泥膨胀珍珠岩找坡层 0.256KN/m2

4）水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2

5）钢筋砼板 3.24KN/m2

6）板底粉刷 0.6 KN/m2

填充墙面荷载标准值：外墙采用190厚砼小型砌块灌实：2.36KN/m2；内墙采用200厚空心砌块：1.64KN/m2。材料采用：楼屋板、梁均为：C30。

框架柱取值：利用轴压比=N/fcA 公式（N―柱的轴压力；fc―砼抗压强度设计值；A―柱的截面面积）根据工程抗震等级为三级；抗震设防烈度：7度；H

框架梁高度一般取值L/12～L/8，原②/B轴设计框架柱，②轴框架梁界面高度可取500～700mm，B轴框架梁界面高度可取400～600mm。但在初步设计方案给业主审视过程中，业主提出需要有大空间，利于后期室内物品放置。故在施工图设计过程中取消了原②/B轴设计的框架柱，这对于②轴及B轴处框架梁设计有很直接的影响。②轴及B轴处框架梁形成了大跨框架梁，因这一特殊原因，进行多次反复建模比较。最终②轴框架梁取值350×800mm，B轴框架梁取值350×850mm。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第10.2.13条条文说明“位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋（箍筋、吊筋）承担，附加横向钢筋宜采用箍筋。” [3]故设计两个方向井字梁相交处及其他相等高度梁十字交叉处，跨度较短梁中纵筋放置于长跨梁中纵筋的外皮，并在相交处两个方向梁中设置密箍，每侧各三道，箍筋直径为Ф8。

因新建筑物上部需与原建筑物相通，故局部与原建筑临近的梁均做悬挑梁设计，且上部结构沉降缝需做后期建筑处理。

三、结语

综上，本工程通过增设新老建筑物之间沉降缝，来解决新建筑物沉降会带来的不利因素影响，以及合理的框架结构布置，来满足工程设计及业主的使用要求。对于事后建筑物建成一段时间后的回访，没有出现诸如不均匀沉降造成的裂缝之类的异常，所以在结构设计中，我们每一个设计者都应该本着精心设计的原则，考虑多方面因素，确定出合理的结构布置方案，只有这样，我们才能把握好每个细节，做出安全合理的建筑结构。

参考文献：

[1]GB 50011-2010建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社，2010.

[2]许勘，机械工业即第三勘察研究院，2005-SJK-35，2005，11.

[3]GB 50010-2010混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社，2010.