办公楼结构设计分析

办公楼结构设计分析

梁培龙

关键词：商业办公建筑；结构设计；难点

1、工程概述

某办公楼建筑的主体为框架一剪力墙结构，共7层，除了7层为办公所用，其余层均为商场，地下2层为车库。工程设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，地层15m以上为细砂，15m以下为粉质粘土。采用钻(冲)孔灌注桩基础，结构类型根据商场功能需要，本工程采用框架剪力墙结构。

2、结构设计方案选型

2.1抗震等级

房屋建筑高度H=34.5m<55m，为A级高度建筑。抗震设防烈度为7度的乙类抗震设防建筑的抗震措施应比7度提高一度，即按8度考虑，H=34.5m>30m，由计算结果得框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的40%，由于对于框架剪力墙结构，应充分发挥剪力墙的抗倾覆特性让框架形成二道防线，从而降低工程造价。综合考虑，剪力墙抗震等级为一级，框架抗震等级为二级。

2.2设缝

地下室一层面积约16390m2，长宽为160m×142m，地面以上建筑长宽为112m×123m，属超长结构，按规范要求应该设缝。由于建筑功能有不设缝的要求，参考文[1]健议，采用超长无缝设计。根据“抗放兼备，以抗为主”的原则，采用补偿收缩混凝土，通过水泥的水化反应，使混凝土产生适量膨胀，在钢筋和临位限制下，在钢筋混凝土中建立0.2--0.7MPa的预压应力，可大致抵消混凝土收缩时产生的拉应力，防止混凝土开裂。同时水化反应生成的钙矾石晶体属针状、棒状晶体，能填充堵塞混凝土的毛细孔，使混凝土的抗渗能力也大大提高。在地下室底板、地下室顶板、挡土墙、楼板中设置膨胀加强带，根据不同的结构部位，设计要求了不同的限制膨胀率，并适当加强了梁板的配筋。见表1:

表1膨胀混凝土限制膨胀率要求

2.3基础选型

地下室底板面标高为-9.0，局部机房-9.90m，底板底面标高在-9.7m，局部机房在-10.7m处，查看地质报告，ZK2~4,ZK6~8,ZK11~13,ZK16~18孔在该标高处均是淤泥，淤泥最深处在-13.9m处，其他孔底板标高处为粉砂层，地质分布不均匀，土层厚度分布详见表2。基础可以采用天然筏板基础或者桩基础。但考虑采用筏板基础后，纯地下室部分的局部抗浮需要另外增加抗拔桩或抗拔锚杆，将增加工程造价。而采用桩基础，传力直接，桩既可以承压，也可以抗拔。经过综合比较分析后，最后采用了本地常用的桩基础。考虑采用钻(冲)孔灌注桩基础，可以先做桩基础，和基坑支护工程错开时间交错进行，然后再开挖基坑，工期短，但造价相对高些。而如果采用更经济的预制管桩，则必须在开挖基坑后才能施工桩，工期会比较长，而且对基坑支护的要求会比较高。经过综合比较分析后，最后采用了钻(冲)孔灌注桩基础。

表2土层厚度分布

2.4抗拔结构选择

由于底板底面标高约在-9.7m处，局部在-10.7处，场地的地下水位较高，水浮力较大，存在纯地下室部分的局部抗浮问题，在不能增加结构自重的条件下，考虑采用桩或锚杆来抗拔。如采用锚杆，必须在其它桩施工完，开挖后再进行锚杆施工，存在采用两种施工工艺、施工周期长的问题，而且抗拔锚杆是竖向的，清孔将比较困难，锚杆长约10m，淤泥段的成孔会比较困难，要另加钢套管，相对抗拔桩综合造价优势不大。另外如采用锚杆抗拔，竖向承压还是需要桩基础，不如用桩抗拔可以兼用竖向抗压。在经过综合比较分析和业主磋商后，最后采用了抗拔桩抗浮的方案。

3、结构设计难点

3.1预留地下隧道接口位置

由于规划要求以后会修建一过街地下隧道和商业办公建筑连接，所以在地下一层下沉位置必须预留与地下隧道连接的接口，在连接处设置了壁柱，并加强了壁柱的截面和配筋，另外预留了钢筋和止水钢板以利于以后和隧道的连接，见图1：

3.2长悬臂构件设计

由于立面的造型，建筑设计在6层----天面层有一跨度为8m的悬挑，悬挑部分面积为64m2，属于长悬臂构件。对此，在经过多方案的比较后，最后采用了两层高度的悬挑析架方案，见图2。考虑此构件的安全性是极为重要的，在8m跨的楼层悬挑梁里设置了型钢，增强此构件的刚度和抗震延性。并对长悬臂构件进行了竖向地震作用的计算分析，竖向地震作用标准值取构件重力荷载代表值的10%。

4、结束语

对于商业办公建筑要注意应为乙类抗震建筑，抗震措施应比本地区抗震烈度提高一度考虑。在基础选型上要综合考虑本地施工经验、经济指标、施工工期、基坑支护影响等因素。对长悬臂构件选用悬挑析架是比较合理和经济的。现在主体施工完成已经近一年了，楼板未见明显裂缝，证明对超长结构，采用补偿收缩混凝土，配合精心的施工养护，不设缝也是可行的。

参考文献：

[1]游宝坤，李乃珍.膨胀剂及其补偿收缩混凝土fMl.北京:中国建材工业出版社，2005.

[2]张维斌.多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例伽l.北京:中国建筑工业出版社，2006.