清远市华鑫苑结构设计

清远市华鑫苑结构设计

聂琼开

佛山市顺德建筑设计院股份有限公司 广东佛山528300

摘要：本文介绍了清远市华鑫苑项目的结构设计，包括基础设计、上部结构设计。根据工程的实际情况选用经济、合理、安全的基础方案和结构类型。对薄弱部位加强构造措施来提高抗震性能。

关键词：整体抗浮；沉降后浇带；结构选型；局部转换；

1.工程概况

    华鑫苑位于清远市人民三路北侧，该项目规划总用地面积4684.01m2，总建筑面积32564.83 m2，其中地上建筑面积为 26032.15m2,地下建筑面积为6532.68m2。地上20层，1~4层为商业，5层及以上为住宅；地下2层，功能为停车库。立面图：

2.基础设计

    根据《清远市华鑫苑岩土工程勘察报告书》，工程地质岩土层按成因类别自上而下分为三层。简述如下：表层为素填土,耕土层，厚度大约3.6米；第二层为第四系上更新统，厚度大约7.60米,由砾砂组成；第三层为基岩，埋深大约5.3~12.09米,由强风化粉质泥岩、强~中风化粉质泥岩等组成。总体来说，本工程岩土层分布较为均匀。工程东北角塔楼范围以外的地下室角部存在1米左右厚度的淤泥层，淤泥层范围较小，底部标高距基础底面标高较近。不存在溶洞，土洞等不良工程地质，

    本工程基础底标高刚好落在砾砂层内（除东北角局部有小范围的淤泥层）。综合本工程的柱底轴力、砾砂层地基承载力及砾砂层以下基岩情况。塔楼部分采用天然地基筏板基础，塔楼南面和北面出一跨的地下室侧壁采用天然地基墙下条形基础。砾砂层天然地基础承载力特征值为230kpa。根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第5.2.4条，塔楼部分筏板基础地基承载力特征值经修正后取为340kpa；地下室侧壁墙下条形基础地基承载力特征值经修正后取为260kpa。基础设计主要有以下四个难点：

    （1)工程南面紧临人民三路。根据市政资料，地下室边线和道路边线之间有较多的市政管网。地下室侧壁基础边线往外伸出太大，会导致基坑支护损坏市政管网，造成不必要的损失和浪费。为了不损坏市政管网，让基坑支护尽可能靠近地下室边线。墙下条形基础设计成偏心受力基础。室外的基础边线距地下室侧壁边线300mm,基础总宽度为2400mm。根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第5.2.1、5.2.2、5.3.5、8.2.9、8.2.10、8.2.12和8.2.14条分别手动计算地基承载力、变形、基础的受剪和受弯。通过计算，以上均满足规范要求。

   (2)塔楼部分地上20层，柱底轴力较大，沉降量比无塔楼部分大，造成沉降差过大。容易造成地下室侧壁搭到塔楼的结构梁板开裂。由于地下室侧壁与塔楼边线仅一跨，且使用功能连通在一起，故设置沉降缝会导致使用上的不便。沉降缝构造做法复杂，施工麻烦。本工程采用设置沉降后浇带的做法来解决沉降差造成的主体开裂的问题。在塔楼大筏板与地下室侧壁条形基础之间的地下室底板、负一层和地下室顶板相应位置设置沉降后浇带。当沉降实测值和计算确定的后期沉降差满足要求后，方可进行后浇带混凝土的浇筑。

   (3)东北角地下室侧壁条形基础底部存在1米厚度左右的淤泥土层。考虑到淤泥层层厚只有1米且范围不大，土层开挖到基础底标高后，继续向下开挖，把淤泥层全部挖除，再回填级配砂碎石垫层到基础底标高，要求压实系数大于等于0.97。换填砂石垫层的地基处理方法能完美解决地基承载力不足的问题处理增加的造价也很少。

   (4)局部无上部结构的地下室位置整体抗浮不足。根据《清远市华鑫苑岩土工程勘察报告书》，抗浮设计水位取至室外地面标高15.400，地下室侧壁条形基础底标高为8.100，水浮力73KN/m3。经计算，上部结构自重为49.0KN/m3，整体抗浮无法满足要求。本工程通过设置抗拔锚杆来满足整体抗浮要求。锚杆孔直径D=150mm,锚筋3条20,单根锚杆抗拔承载力特征值为140KN,以水泥砂浆M30灌孔。锚杆锚入连续完整性强风化泥岩深度不得小于3.0米。在地下室侧壁条形基础底均匀布置94条锚杆。

    工程竣工验收后，从主体结构现场的情况来看，符合原基础设计时计算考虑的各项要求。建筑实测沉降变形满足规范要求。无上部结构的地下室与塔楼交接位置的结构梁板没有出现开裂。现场也没有出现因抗浮不足产生的结构破坏。

3. 上部结构设计

3.1结构选型

本工程集商业、住宅和地下停车库于一体。建筑高度为67.10米。根据建筑的高度和使用功能要求，采用侧向刚度大、抗震性能好的剪力墙结构。住宅部分没有凸出的梁柱影响美观和使用，为住户提供最大的室内空间。清远地区抗震设防烈度为6度，设防标准较低，计算分析时地震力较小。基本风压为0.35KN/m2也较小。结构承受的水平力均不大。同时为满足地下室停车库及商业的大开间要求，布置剪力墙的间距在满足计算要求的前提下尽量大。在负一层通往负二层的车道上有一道剪力墙居中占用了车道位置。在建筑方案无法调整，剪力墙结构布置也无法取消情况下，对该剪力墙采用框支梁进行局部转换，以满足建筑车道的使用要求。

3.2结构计算分析

本工程采用广厦GSSAP-2014年版进行结构受力分析计算。由于局部有转换，另采用PKPM系列的结构计算软件SATWE对局部转换位置进行补充分析计算。为了避免形成多塔楼结构，减少工程造价。在两个塔楼之间裙楼高度范围内，按防震缝宽度要求设缝把两个塔楼分开。考虑到塔楼之间相互影响，计算时以单塔楼模型和多塔楼模型分别计算，取两个模型的不利值进行包络设计。周期比和层间位移角的计算需在刚性楼板假定下且可不用附加偶然偏心。扭转位移比的计算需在刚性楼板假定下且要考虑附加偶然偏心。经计算，层间位移角满足剪力墙结构小于1/1000的要求。第一、第二周期均为平动，第三周期为扭转，周期比0.84小于0.9，满足要求。最大扭转位移比为1.35。从以上参数可以知道，结构的抗扭刚度相对较大，符合要求。剪重比、刚重比、楼层侧向刚比度均满足规范要求。

3.3抗震性能加强措施

（1）为了让楼板更好地传递水平震作用及风荷载，加厚了薄弱部位的楼板厚度及加大配筋率并采用双层双向拉通钢筋。在二层楼面处，采用框支梁转换的剪力墙周边楼板，板厚加厚至200mm；楼、电梯间附近的楼板加厚至150mm。（2）框支梁在转换层在托墙位置设置正交方向的楼面梁。此楼面梁承担剪力墙正交方向的墙底弯矩，避免框支梁承受过大的扭矩作用。框支梁和框支柱为关键构件，单独对框支梁和框支柱进行加强。提高其抗震等级、减少轴压比，加强配筋。（3）楼、电梯间部位楼板削弱较大，在适合的位置设置了两条连系梁，加强结构的整体性。

结束语

根据地质情况，塔楼部分采用天然地基筏板基础，无上部结构的地下室部分采用天然地基墙下条形基础，利用沉降后浇带解决沉降差过大的问题。上部结构的薄弱部位和关键构件在满足计算的前提下，加强其抗震构造措施，大大提高了结构的整体抗震性能。

参考文献：

[1]朱炳寅 娄宇 杨琦《建筑地基基础设计方法及实例分析》 中国建筑工业出版社

[2]朱炳寅 《高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析JGJ3-2010》中国建筑工业出版社