地基結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范文

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1結(jié)構(gòu)設(shè)計

1．1地基與基礎(chǔ)根據(jù)甲方提供地質(zhì)資料，本工程辦公樓A座、B座、C座及通道1，2，3擬采用CFG樁復(fù)合地基，基礎(chǔ)底標高為－12．10m;地基處理范圍:CFG樁的平面布置均在各樓座及通道內(nèi);經(jīng)地基處理后基底承載力特征值(fspk)應(yīng)大于350kPa;而地下車庫部分采用天然地基方案，基底持力層為③粉土層或③1層粉細砂。地基承載力特征值為fak=120kPa。經(jīng)計算，CFG樁樁徑取400，樁頂標高為－12．570m，有效樁長18m，樁端持力層為⑧層粉細砂層，樁端進入持力層深度不小于1．0m。單樁承載力特征值大于600kN，施工樁頂標高宜高出設(shè)計樁頂標高不少于0．5m。CFG樁混凝土強度等級為C20?；A(chǔ)設(shè)計時，經(jīng)過反復(fù)核算，我們在辦公樓A座、B座核心筒部分采用筏板基礎(chǔ)，其余部分為十字交叉柱下條形基礎(chǔ)。筏基部分的基底反力約245kPa，條基的基底反力約232kPa，兩者反力基本接近。基底標高約為－12．10m，條基寬度為3．0m。辦公樓C座也采用柱下條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬度為3．0m，基底標高同A，B座，局部達到－14．0m。同樣基底反力為230kPa左右。通道1，2，3部分為筏板基礎(chǔ)，此處由于上部鋼結(jié)構(gòu)跨度大，柱下荷載相對較大，采用筏基后，基底反力均達346kPa左右，滿足設(shè)計要求。采用分層總和法沉降計算，辦公樓A座、B座、C座條形基礎(chǔ)及筏基的沉降量計算均小于50m。相鄰柱沉降差異及沉降總量計算均滿足設(shè)計要求。地下車庫部分采用天然地基，基礎(chǔ)寬度3．0m，基底標高為－11．800m。在所有條形基礎(chǔ)與筏板之間及條形基礎(chǔ)之間設(shè)置鋼筋混凝土防水板，防水板厚350。設(shè)計時地下水位的浮力按5m的水位進行設(shè)計，其中防水板抗浮計算中已考慮枯水期的水位變幅1m。防水板經(jīng)計算構(gòu)造配筋已滿足設(shè)計要求。

1．2上部結(jié)構(gòu)設(shè)計1)結(jié)構(gòu)分段。整個建筑我們采用上分而下不分的原則，在辦公樓A座、B座、C座及通道1，2，3在±0．000地面以下連為一體，在±0．000地面以上各相鄰單體之間設(shè)置防震縫，使得將整個看似復(fù)雜的連體高層建筑的計算將劃分為在±0．000嵌固的6個獨立的計算單元進行計算，避免了因樓座之間高位連接所形成的超限問題。我們對整個結(jié)構(gòu)進行了包絡(luò)設(shè)計，即采用整體多塔分析與各單體的獨立計算。施工期間，在樓座與地下車庫之間設(shè)置用于沉降的后澆帶，沉降后澆帶在結(jié)構(gòu)主體完成后澆筑。C座因為長度119．6m，屬于超長結(jié)構(gòu)，我們在設(shè)計時考慮了一定的溫度應(yīng)力，在框架梁柱外側(cè)及屋面板面均設(shè)置一定數(shù)量的溫度筋，抵御溫度應(yīng)力，且C座辦公樓在長度1/3位置設(shè)置用于溫度后澆帶，溫度后澆帶在地下室結(jié)構(gòu)完成后60d澆筑。2)結(jié)構(gòu)體系。本工程辦公樓A座、B座及C座均采用鋼筋混凝土框架—抗震墻的結(jié)構(gòu)形式;通道1，2，3采用鋼骨混凝土柱、鋼骨混凝土剪力墻、鋼梁的框架—抗震墻結(jié)構(gòu)形式;其中西側(cè)通道2、東側(cè)通道3跨度為20．9m，北側(cè)通道1為29．8m～37．3m。樓面、屋面采用鋼梁+鋼筋混凝土板的組合樓面體系。地下室采用鋼筋混凝土框架的結(jié)構(gòu)形式。3)建筑物抗震等級。上部:辦公樓A，B，C座，抗震墻抗震等級為一級，框架等級為二級;通道1，2，3抗震墻抗震等級為一級，框架等級為二級(按鋼結(jié)構(gòu)考慮)。地下部分:辦公樓A，B，C座及通道1，2，3地下一層抗震墻抗震等級為一級，框架等級為二級;地下2層(含夾層)抗震墻抗震等級為二級，框架等級為三級。地下車庫抗震等級為三級。與主樓連接的相關(guān)范圍內(nèi)其抗震等級同主樓的相應(yīng)部位的抗震等級。對于地庫與主樓連接處的錯層部位，我們采取了提高一級抗震等級的構(gòu)造措施進行包絡(luò)設(shè)計，滿足了規(guī)范要求。

2結(jié)構(gòu)分析及結(jié)果

1)本工程設(shè)計計算所采用的計算程序。采用《多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件—SATWE》(2012年6月)進行結(jié)構(gòu)整體分析。2)主要計算結(jié)構(gòu)如下。辦公樓A，B座計算結(jié)果見表1，表2。

3設(shè)計總結(jié)

1)C座辦公樓，長度為119m，寬度35．7m，為超長結(jié)構(gòu)設(shè)計，溫度應(yīng)力不可忽視。溫差應(yīng)力包括板面溫差張拉應(yīng)力，梁板的軸向冷縮應(yīng)力，不同構(gòu)件比下梁和板在各自存在著不同溫度、形成不同漲縮效應(yīng)時接觸界面上產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，強柱弱梁情況下柱水平推力與柱身作用彎矩的疊加。本工程通過采取外墻保溫、在外側(cè)框架梁的縱向通過增設(shè)一定數(shù)量的縱向腰筋，在每層柱外側(cè)及角柱來考慮溫度應(yīng)力。同時在屋面板設(shè)計時，也考慮了屋頂板的板面溫差應(yīng)力。溫度應(yīng)力按室內(nèi)外最大溫差來考慮，這個溫差變幅我們按照當(dāng)?shù)貙嶋H情況，取值不低于30℃。同時我們采取措施，比如在適當(dāng)部位設(shè)置用于溫度應(yīng)力和混凝土收縮的后澆帶來綜合考慮超長結(jié)構(gòu)所帶來的溫度和混凝土收縮應(yīng)力。2)基礎(chǔ)部分:采用CFG+柱下條形基礎(chǔ)+防水板。對于條基及局部筏基的沉降計算，沉降量均控制在50mm以內(nèi)。沉降差和沉降總量均滿足設(shè)計要求?；A(chǔ)實現(xiàn)了基礎(chǔ)形式的經(jīng)濟性、合理性的統(tǒng)一，為甲方在基礎(chǔ)節(jié)約總造價15%左右。3)由于本工程功能較為復(fù)雜，層高及凈高在建筑功能等方面的要求較為嚴格，我們在結(jié)構(gòu)梁的選擇上經(jīng)過反復(fù)比較，采用了寬梁設(shè)計，使得各專業(yè)功能在層高凈高上得到最優(yōu)化，同時也將結(jié)構(gòu)在剛度方面及受力方面更趨于合理化和經(jīng)濟化。4)大跨度的鋼結(jié)構(gòu)連廊高位連接，原準備鋼桁架轉(zhuǎn)換，通過優(yōu)化設(shè)計，我們采用密肋的焊接鋼梁與鋼骨混凝土柱，鋼骨混凝土剪力墻，形成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，避免了在高層單方向形成單跨框架。且經(jīng)過計算，及采取通道層層連接，使得通道1在高位轉(zhuǎn)換時，上下層剛度比接近1，在雙方向剛度基本接近。同時也實現(xiàn)建筑功能的最優(yōu)化，結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)及各項技術(shù)指標實現(xiàn)了經(jīng)濟化、合理化的要求，得到了甲方的認可和好評。5)后澆帶的應(yīng)用。在設(shè)計中，我們綜合考慮各種因素，在不同部位留設(shè)不同的后澆帶。后澆帶分為沉降后澆帶和溫度后澆帶。同時設(shè)計中我們特別強調(diào)其注意事項:a．沉降后澆帶設(shè)在裙房一側(cè)，距主樓邊柱第二跨內(nèi)。從基礎(chǔ)一直到裙房頂，用它來減小地基差異沉降對結(jié)構(gòu)的影響。封閉時間:如果沉降曲線平緩，可在高層封頂一個月后封閉;如果沉降曲線不平緩，應(yīng)延長封頂時間。封閉混凝土采用比原構(gòu)件混凝土強度提高一級的微膨脹混凝土。施工要求:兩邊梁板必須支撐好，直到后澆帶封閉好后再拆除，做好基礎(chǔ)底板的防水，后澆帶封閉前應(yīng)覆蓋，勿使垃圾掉入難于清理。b．溫度后澆帶設(shè)置距離40m左右。封閉時間:混凝土澆筑后不宜少于2個月，封閉混凝土及施工要求同1)。為了減少混凝土收縮變形，在設(shè)計上，我們對梁板盡量選用較低強度等級;對于墻、柱不是必需也不應(yīng)采用過高的強度等級。在施工技術(shù)上，我們也強調(diào)采取相應(yīng)的有效措施，比如:減少水泥用量、慎用添加劑、減小水化熱、適量使用緩凝劑等等。

作者：成曉萍單位：山西省建筑設(shè)計研究院