结构初步设计探讨

黄飞鹏

摘要：近年来，随着我国的迅速发展，建筑结构难度亦随之不断增加，建筑类型与功能愈来愈复杂，结构体系更加多样化，因而对建筑结构设计要求越来越高，本文仅为广州万达广场项目B区的结构初步设计探讨说明。

关键词：结构设计 标准 混凝土 抗震

Abstract: in recent years, with the rapid development of our country, building structure difficulty also always increase, building type and function more and more complex, more diversified structure system, so the structure design requirements more and more high, this paper only for guangzhou wanda plaza project B area the structure preliminary design that discussion.

Key words: the standard aseismatic design of concrete structure

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：

1工程概况

拟建广州白云新城广州万达广场项目场地位于广州市白云区，旧白云机场范围内。

B区规划为综合商业购物娱乐用地，总建筑面积约22万平方米。地上部分最高为6层，两层地下室（西侧公寓式办公楼大部份区域无地下室）。地下室主要功能为平时车库和设备用房、超市；地面由百货楼、娱乐楼、酒楼、商铺、步行街及公寓式写字楼等建筑物组成。

2.结构设计

2.1．结构设计标准

本工程各部位混凝土强度等级取值范围、环境类别及环境作用等级详见表1，钢筋的混凝土保护层最小厚度详见表2。[参照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 500476-2008)及《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-2008)]。

注: 各部位环境类别的详3.1；表中梁柱的混凝土保护层最小厚度为箍筋或构造钢筋的混凝土保护层最小厚度，纵筋的混凝土保护层厚度不应小于纵向受力钢筋直径。Ⅴ类环境下的墙、板钢筋的保护层厚度为50mm。

最大水胶比应满足《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476-2008）及《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-2008) 的相关规定，处于Ⅴ类环境时钢筋混凝土构件的最小水泥用量应≥300kg/m3 。

一般构件的挠度控制值 [f]=L0/200，当L0＜7m

[f]=L0/250，当7m≤L0≤9m

[f]=L0/300，当L0＞9m

裂缝宽度控制标准详见表3。

结构设计地下水设防水位结合广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003及场区实际（东侧有小河，整地块地面坡度较大），分区域取建筑物的室外路面标高。

2.2．结构体系与抗震措施

本工程结构采用钢筋混凝土框架结构体系，框架抗震等级见下表，主要柱网尺寸为8.4m×8.4m，8.4m×7.0m，8.4m×9.0m等。

由于建筑功能的要求，各层平面均出现了不同程度的开洞现象（主商业区开洞率约14%），对结构抗震不利，因此设计时须加强孔洞边的梁板柱截面及配筋，增强其抗剪、受拉、抗震能力；影院区域局部有夹层使楼板局部不连续，该区域的板采取加强措施，板厚为150mm，钢筋双层双向拉通设置；局部抽柱形成屋面大跨度梁，采取单向密肋梁布置及双向肋型梁布置；商业主入口及建筑平面大空间需要在首层以上局部抽柱，需设置转换柱以减小梁（悬臂梁）跨度，转换梁加强截面及配筋，增强其抗震能力，转换梁附近楼板加强厚度及配筋。对局部梁（悬臂梁）截面受限制处拟采用预应力梁，解决梁裂缝及挠度问题。

2.3．结构形式及主要构件截面尺寸

本工程楼面采用普通钢筋混凝土梁楼盖，梁板柱截面另详各层平面图。

2.4．结构材料

钢材

热轧钢筋：HPB235钢筋，fy=210N/mm2

HRB335钢筋，fy=300N/mm2

HRB400钢筋，fy=360N/mm2

框架梁、柱纵筋优先采用机械连接接头。

混凝土强度等级

混凝土的抗渗等级

地下一层侧壁、室外部份地下室顶板、屋面板混凝土抗渗等级为P6；

地下二层侧壁、地下室底板混凝土抗渗等级为P8。

墙体材料的选用

墙体采用轻质墙体材料，墙体干容重不大于10kN/m3，强度等级不低于MU5，采用M5混合砂浆砌筑。

2.5．基础形式

(1) 基础形式

根据《广州白云新城万达广场岩土工程勘察报告》及由业主组织的经专家论证的基础方案，本工程主要采用静压预应力管桩基础，桩端持力层选在中风化岩或微风化岩。静压预应力管桩基础选用PHC400AB型桩（配置H2型桩尖），外径400mm，壁厚95mm，单桩竖向承载力特征值为800kN。经与地保办协商，为有效减少挤土效应对附近地铁的不利影响，距附近地铁墙趾外边线20m范围内的基桩采用引孔法压桩，引孔直径为300mm，引孔深度不小于地铁隧道底面标高以下2m。

部份区域因受阻于基坑支护锚杆，采用600径钻（旋挖）孔灌注桩，单桩竖向承载力特征值为1000kN，桩端持力层选在中风化岩或微风化岩下300。

由于本场区为岩溶区域，地质复杂，除单桩竖向承载力特征值取较低值外，视桩施工资料及现场反馈，对桩底持力层有疑问及发现土洞的位置拟作灌浆处理。

(2) 抗浮设计

地下室底板面标高为-10.800m，地下室顶板室外部分覆土0.6~1.2m。经抗浮验算，建筑物设地下室区域恒荷载（自重）作用不能平衡丰水期地下水浮力，需要采用抗拔桩。抗拔桩单桩抗拔承载力特征值根据不同桩长分别取值为300kN、200kN、130kN，具体布置详基础平面图。对局部桩长过短处须视压桩结果采取抗拔锚杆抗浮。

2.6．超长设计措施

地下室平面的最大长度为364m，超过伸缩缝的最大间距，因此沿建筑平面双向设置后浇带；加强薄弱处的配筋，地下室顶板以下采用通长配筋，侧壁后浇带间距30~40m一道。首层以上大商业区用抗震缝分为两块（各为166m及120m），外步行街商铺及其上部公寓式办公楼通过设置防震缝将结构平面分为几个较为规则的结构单元，具体定位详见各层结构平面图具体定位详见各层结构平面图。混凝土采用低水化热水泥，混凝土配合比尽量减小水泥用量及水灰比，合理选用骨料级配，降低砂率，合理选用减水剂及微膨胀剂等外加剂，可考虑采用多功能防水剂。施工加强混凝土浇注后的养护，建议在全湿状态下养护不少于两周。

3结构刚度

在建筑结构设计中，现行的规范是建筑混凝土结构技术规程 (下简称 规程 )。建筑层数多高度大，为保证建筑结构具有必要的刚度，应对其层间位移加以控制。这个控制实际上是对构件截面大小、刚度大小的一个相对指标。建筑的抗侧刚度对结构的抗震性有很大的影响，应设计的刚些，还是柔些，不同的设计人员有不同的看法。一般认为，对于某些地区，由于土质较好，基岩埋深也普遍较浅，且建筑多采用桩基础，或者有1至2层的地下室，持力层座落在中，微风化岩层或者中硬场地土层，地基的特征周期值较小。所以在此条件下，建筑的抗侧高度一般可以设计的柔些，以结构的极限变形能力(可按照规程的弹性层间位移角限值，剪力墙结构为1／1000)作为控制值。在满足变形的限值的前提下，结构刚度可尽可能设计的小些，这样既降低了地震作用，也使场地与建筑物发生共振的可能性减小，而且也达到了经济目的。大多数工程实践证明，建在较硬场地上的建筑可以按变形控制，以柔克刚，既安全又经济。同时，也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素。因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。

在建筑的基础设计中，应综合考虑建筑场地的地质状况及水位、上部结构类型、使用功能、施工条件以及相邻建筑的相互影响，以保证建筑物不致发生过量沉降或倾斜，并能满足正常使用要求。还应注意了解相邻地下构筑物及各类地下实施的位置和标高，以保证基础的安全和确保施工中不发生问题。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国幅员辽阔，地质条件相当复杂，作为国家标准，仅仅一本地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定。因此，作为建立在国家标准之下的地方标准。地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。

4结语

建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，在这过程中的任何遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂，使设计结果存在不安全因素。因此，在每个过程都应该进行认真地分析和计算，并且要不断地进行优化设计，最终达到满意的结果。

参考文献

《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-2008

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 2006年版

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。