某医院大底盘结构设计

李 燕

(山西省建筑设计研究院,山西 太原 030013)



某医院大底盘结构设计

李 燕

(山西省建筑设计研究院,山西 太原 030013)

以山西某医院新院医疗综合楼为例，介绍了大底盘多塔楼结构设计的特点，并根据地下室与上一层的上下刚度比，确定了多塔楼结构设计中上部结构的嵌固部位，对结构计算模型的选取有重要的意义。

大底盘多塔结构，嵌固部位，刚度，平动周期，扭转周期

1 工程概况

本工程为山西某医院新院医疗综合楼，总建筑面积50 000 m2，由门诊区、门诊医技区、住院医技区、住院1区及住院2区组成。门诊区地上4层(局部地上3层)，地下1层，房屋高度17.4 m，门诊医技区地上3层，地下1层，房屋高度14.1 m，住院医技区房屋高度17.4 m，均为现浇钢筋混凝土框架结构，住院1区，住院2区均为地上11层，地下2层，房屋高度41.9 m，现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构。门诊区及门诊医技区地下部分为核六常六级人防地下室。

总平面位置图见图1。

2 场地的工程地质条件

根据工程地质勘查报告，建筑场地类别为Ⅲ类，最大揭露深度为55 m。场地地下水埋深为自然地面下3.7 m～4.6 m之间，场地地表下25 m范围内的粉土、粉细砂在地震烈度8度条件下，场地为中等液化场地。

3 地基处理

根据地质勘查报告及上部结构情况，本工程地基处理需要解决以下问题：

1)消除住院区、门诊区及医技区场地的全部液化；

2)提高住院区地基土的刚度及承载力特征值。

根据上述地基处理设计思路，本工程住院1区及住院2区采用CFG桩与沉管碎石桩间隔布置二元复合地基形式，沉管碎石桩消除基础底面以下全部土的液化，CFG桩提高地基持力层承载力及增加地基土刚度。要求处理后的复合地基承载力特征值不小于265 kPa。医技区、门诊区及共享大厅采用沉管碎石桩消除场地液化，处理后的复合地基承载力处理特征值不小于120 kPa。

4 基础设计

本工程采用平板式筏形基础，基础厚度为700 mm，地下室外墙厚300 mm～350 mm。柱下设置柱墩以提高局部抗冲切力，各区基础相连为整体，在住院医技区与住院楼1区及住院楼2区相连处在住院医技区的基础内设置沉降后浇带，以解决地基初期不均匀沉降,沉降后浇带自基础开始至各层及屋顶相同位置处均设置,包括地下室外墙,并要求后浇带在两侧主体结构单元封顶且沉降稳定后方可浇筑，其余各区间的基础因上部均为多层建筑,房屋高度大致相同仅设置伸缩后浇带,以解决混凝土早期收缩带来的裂缝问题,伸缩后浇带浇筑时间要求在后浇带两侧主体混凝土浇筑60 d后,且对于楼层伸缩后浇带,必须在本层及上下各一层建筑外保温及外围护墙体施工完成后方可浇筑，对于屋面伸缩后浇带,浇筑后浇带时必须同时施工屋面保温层，所有后浇带浇筑的混凝土均采用高一等级的混凝土并采用补偿收缩混凝土,且混凝土应掺膨胀剂,剂量由实验确定,其限制膨胀率不应少于2.5×104,且不应大于5.0×104。后浇带带宽均为800 mm。

5 上部结构计算分析

1)确定地下1层是否可以作为上部结构的嵌固部位。

根据《建筑抗震设计规范》6.1.14，带地下室的多高层建筑，当地下室刚度为上一层的2倍时，地下室顶板可视作上部结构的嵌固部位，在地震作用下屈服部位将发生在地上楼层。因本工程地下1层面积很大，且顶板厚度不小于180 mm，没有开大洞，具有较好的整体性和刚度，混凝土等级C30,采用双层双向配筋，且每层每个方向配筋率不宜小于0.25%；地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上1层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍，故可把地下1层顶板作为上部结构的嵌固部位。地下室顶板厚度取180 mm(地下室部分甲级核6常6人防，板厚取250 mm)，之后经采用中国建筑科学研究院编制的《高层建筑结构空间有限元分析与计算软件》(SATWE2010版)进行计算，结果显示地上1层X，Y向各塔楼楼层的侧向刚度与地下1层的侧移刚度的比值均小于0.5，符合嵌固要求。

2)结构形式和结构抗震等级的确定。

本工程因地上部分房屋建筑高度不同，采用不同的结构形式，其中门诊楼、门诊医技楼及住院医技楼均为地上4层或地上3层，房屋建筑高度未超过24 m，为多层建筑，采用框架结构；住院1区、住院2区均为地上11层，房屋建筑高度超过24 m，为高层建筑，采用框架—剪力墙结构。

根据《建筑工程抗震设防分类标准》4.0.3.2，本工程属于重点设防类(乙类)建筑，因此地震作用按抗震设防烈度8度计算，抗震措施按本地区抗震设防烈度提高1度即9度加强其抗震措施。又《建筑抗震设计规范》 6.1.3.3规定：当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下1层的抗震等级应按上部结构采用，地下1层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级，地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。各塔楼抗震等级见表1。

表1 各塔楼抗震等级表

3)结构平面布置。

本工程医技楼、门诊楼上医疗设备较多，结构活荷载较大，另外，首层及二层层高较高，致使结构框架柱及框架梁截面较大，框架柱截面：800 mm×800 mm～600 mm×600 mm，框架梁截面：400 mm×800 mm；住院楼框架柱截面：800 mm×800 mm～600 mm×600 mm，剪力墙截面：400 mm～300 mm，框架梁截面：400 mm×800 mm。

4)主要计算结果见表2～表6。

表2 门诊楼

表3 门诊医技楼

表4 住院医技楼

由以上结果看出：门诊楼、门诊医技楼、住院医技楼、住院1区、住院2区各塔在X，Y向最大层间位移角均符合《建筑抗震设计规范》5.5.1的要求；地震作用下最小楼层地震剪力系数值均大于3.2%，符合《建筑抗震设计规范》 5.2.5条要求；住院1区结构扭转基本周期T(由扭转周期确定)与平动主周期T之比等于0.88，小于0.9；住院1区结构扭转基本周期T(由扭转周期确定)与平动主周期T之比等于0.88，小于0.9；均满足《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.5的要求，计算结果均未发现较大的扭转作用，说明抗侧力构件布置和结构重要构件截面取值合理，刚度适中，质心和刚心吻合较好，层间位移和顶点位移控制较好。

表5 住院1区

表6 住院2区

6 结语

1)本工程上部结构的嵌固部位为地下1层顶板，各区在基础及地下1层顶板结构全部连成一整体，在地下1层顶板以上设变形缝分开，那么地下1层顶板就是大底盘与多塔的分界线，由于地下1层顶板以上各区之间每个塔都是独立自由震动的，所以结构的剪重比、刚度比、位移比及周期比都应按各塔分别控制。整体建模用于地下室及基础的设计。

2)对于复杂结构体系，必须做好概念设计，设计计算中应合理选取计算软件中的各个参数，并对特殊部位根据经验加强构造措施，保证结构的安全性和合理性。

[1] PKPM系列多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计SATWE[R].北京：中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部，2012.

[2] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范(2008年版)[S].

[3] JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

A large chassis multi-tower design of a hospital

Li Yan

(ArchitecturalDesignandResearchInstituteofShanxiProvince,Taiyuan030013,China)

In this paper a new complex building of a hospital in Shanxi was taken as an example, introduce the large multi-tower chassis design features, points out that the determination of the location of the upper structure built-in parts in the design of a multi-tower structure, which is essential to select the structure calculation model.

large multi-tower chassis structure, embedded solid parts, stiffness, translation period, reverse period

1009-6825(2016)30-0072-02

2016-08-19

李 燕(1982- )，女，工程师

TU318

A