地基結構設計論文范文

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1結構設計

1．1地基與基礎根據甲方提供地質資料，本工程辦公樓A座、B座、C座及通道1，2，3擬采用CFG樁復合地基，基礎底標高為－12．10m;地基處理范圍:CFG樁的平面布置均在各樓座及通道內;經地基處理后基底承載力特征值(fspk)應大于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計樁頂標高不少于0．5m。CFG樁混凝土強度等級為C20。基礎設計時，經過反復核算，我們在辦公樓A座、B座核心筒部分采用筏板基礎，其余部分為十字交叉柱下條形基礎。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，基礎寬度為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，此處由于上部鋼結構跨度大，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計要求。地下車庫部分采用天然地基，基礎寬度3．0m，基底標高為－11．800m。在所有條形基礎與筏板之間及條形基礎之間設置鋼筋混凝土防水板，防水板厚350。設計時地下水位的浮力按5m的水位進行設計，其中防水板抗浮計算中已考慮枯水期的水位變幅1m。防水板經計算構造配筋已滿足設計要求。

1．2上部結構設計1)結構分段。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置防震縫，使得將整個看似復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。我們對整個結構進行了包絡設計，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置用于沉降的后澆帶，沉降后澆帶在結構主體完成后澆筑。C座因為長度119．6m，屬于超長結構，我們在設計時考慮了一定的溫度應力，在框架梁柱外側及屋面板面均設置一定數量的溫度筋，抵御溫度應力，且C座辦公樓在長度1/3位置設置用于溫度后澆帶，溫度后澆帶在地下室結構完成后60d澆筑。2)結構體系。本工程辦公樓A座、B座及C座均采用鋼筋混凝土框架—抗震墻的結構形式;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—抗震墻結構形式;其中西側通道2、東側通道3跨度為20．9m，北側通道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構形式。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(按鋼結構考慮)。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。與主樓連接的相關范圍內其抗震等級同主樓的相應部位的抗震等級。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造措施進行包絡設計，滿足了規范要求。

2結構分析及結果

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

3設計總結

1)C座辦公樓，長度為119m，寬度35．7m，為超長結構設計，溫度應力不可忽視。溫差應力包括板面溫差張拉應力，梁板的軸向冷縮應力，不同構件比下梁和板在各自存在著不同溫度、形成不同漲縮效應時接觸界面上產生的剪切應力，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、在外側框架梁的縱向通過增設一定數量的縱向腰筋，在每層柱外側及角柱來考慮溫度應力。同時在屋面板設計時，也考慮了屋頂板的板面溫差應力。溫度應力按室內外最大溫差來考慮，這個溫差變幅我們按照當地實際情況，取值不低于30℃。同時我們采取措施，比如在適當部位設置用于溫度應力和混凝土收縮的后澆帶來綜合考慮超長結構所帶來的溫度和混凝土收縮應力。2)基礎部分:采用CFG+柱下條形基礎+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。沉降差和沉降總量均滿足設計要求。基礎實現了基礎形式的經濟性、合理性的統一，為甲方在基礎節約總造價15%左右。3)由于本工程功能較為復雜，層高及凈高在建筑功能等方面的要求較為嚴格，我們在結構梁的選擇上經過反復比較，采用了寬梁設計，使得各專業功能在層高凈高上得到最優化，同時也將結構在剛度方面及受力方面更趨于合理化和經濟化。4)大跨度的鋼結構連廊高位連接，原準備鋼桁架轉換，通過優化設計，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—剪力墻結構，避免了在高層單方向形成單跨框架。且經過計算，及采取通道層層連接，使得通道1在高位轉換時，上下層剛度比接近1，在雙方向剛度基本接近。同時也實現建筑功能的最優化，結構設計參數及各項技術指標實現了經濟化、合理化的要求，得到了甲方的認可和好評。5)后澆帶的應用。在設計中，我們綜合考慮各種因素，在不同部位留設不同的后澆帶。后澆帶分為沉降后澆帶和溫度后澆帶。同時設計中我們特別強調其注意事項:a．沉降后澆帶設在裙房一側，距主樓邊柱第二跨內。從基礎一直到裙房頂，用它來減小地基差異沉降對結構的影響。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，應延長封頂時間。封閉混凝土采用比原構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，做好基礎底板的防水，后澆帶封閉前應覆蓋，勿使垃圾掉入難于清理。b．溫度后澆帶設置距離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、柱不是必需也不應采用過高的強度等級。在施工技術上，我們也強調采取相應的有效措施，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：山西省建筑設計研究院