玉树联通综合楼结构设计探讨

冯 建 刚

(陕西通信规划设计研究院有限公司,陕西 西安 710065)

玉树联通综合楼结构设计探讨

冯 建 刚

(陕西通信规划设计研究院有限公司,陕西 西安 710065)

以青海玉树联通综合楼的结构设计为例，从基础埋深较大、机房活荷载标准值高、屋顶安装铁塔等方面，分析了玉树联通综合楼设计过程中出现的问题，并提出了针对性的解决措施，总结了其结构设计中的注意事项，以供参考。

结构设计，基础埋深，活荷载标准值

青海玉树联通综合楼总建筑面积4 648.74 m2，地下局部1层为出线间及消防水泵房，地上4层,室内外高差0.6 m，1层为营业厅、回迁安置商铺、柴油发电机机房等设备用房，层高4.2 m；2层，3层为办公、会议室，层高3.5 m；4层为通信机房，层高4.2 m。结构形式选用钢筋混凝土现浇框架结构，设计建筑高度16 m。综合楼平面设计基本呈“L”形，通过设置伸缩缝(兼抗震缝)分成两个垂直的“一”字形。作为坐落在藏区的通信楼，本工程的特点是既要能满足通信工艺的要求，同时建筑造型设计也要明显的突出康巴地域风貌，具有鲜明的藏式风格。建筑效果图见图1。

建筑结构形式选用钢筋混凝土现浇框架结构，设计使用年限50年，建筑结构的安全等级为二级。根据GB 50011—2010建筑抗震设计规范[1]，玉树县抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第三组，设计基本地震加速度0.15g；根据地勘报告[2]，建筑场地类别Ⅱ类，场地特征周期为0.45 s。根据GB 50223—2008建筑抗震设防分类标准[3]，通信综合楼建筑抗震设防类别为重点设防类，地震作用应按本地区设防烈度计算，抗震构造措施按本地区设防烈度提高1度采取抗震措施，框架结构抗震等级为二级。设计单位为陕西通信规划设计研究院有限公司，结构计算软件为PKPM结构计算软件系列SATWE(2010版)。现对结构设计过程中的4个问题总结如下。

1 基础埋深较大时地下框架柱的设计

本工程首层建筑层高4.20 m，室内外最大高差0.6 m，两处局部地下室的电缆进线室层高3.2 m，消防水池与水泵房层高4.6 m，加之场地土层分布极不平整，地勘报告要求基础埋置深度宜在同一水平[2]，基础持力层为圆砾层，这使得基础的埋深较大，导致首层计算层高过大，引起设计困难。

施工图设计时，经综合比较，决定在首层地面设置拉梁，结构采用包络设计原则[4]，先取地下层为一个结构楼层，在SATWE计算中填地下室层数为1，结构嵌固部位取基础顶，计算的结果用于地下柱、首层拉梁的结构设计(首层拉梁应满足拉梁和框架梁的受力要求且符合框架梁构造要求)和判别结构弹性层间位移角；然后进行第二次计算，取嵌固部位在首层拉梁顶处，计算结果用于首层柱的强柱根设计。两次计算后，首层柱按两次计算值较大者配筋，地下柱截面每侧配筋除满足计算要求外还不应小于首层柱对应每侧配筋的1.1倍，也就是说，基础顶面和首层拉梁顶都是上部结构的强柱根区域，均应采取相应的构造措施。

因首层地面不具备设置钢筋混凝土地坪板的条件，不符合刚性楼板假定，梁柱配筋计算时，应采用弹性板假定进行复核。

2 通信机房的活荷载标准值取值

通信综合楼中的通信机房部分，其活荷载标准值与一般民用建筑相比要大很多；同时在实际设计中为了便于今后机房的设备能够灵活布置，工艺要求同层按照活荷载标准值最大的部分取值，这样导致了其地震作用的增大，同时对基础及地基的影响也大。按照设计流程，机房的活荷载取值一般由工艺专业给结构专业提资；同时由于机房设备是建筑建成后逐步布置的，具有一定的不确定性，所以工艺专业的提资一般也是按照《电信专用房屋设计规范》的要求提出。对比YD 5003—1994电信专用房屋设计规范[5]和YD 5003—2010[6]的机房活荷载取值可以发现：新规范对板面活荷载标准值不再同老规范一样按板跨和次梁间距分别对待，而是统一取高值；组合值系数由0.7变为0.9；而且老规范取值表所列荷载明确说明“适用于按单向板配筋的现浇板及板跨方向与机架排列方向(荷载作用面的长边)相垂直的预制板等楼面结构，按双向板配筋的现浇板亦可参照使用”，新规范中则无此说明。在通信设备趋于轻巧的情况下，可以判断，新规范在荷载的取值方面要比老规范保守，这无疑使得结构成本有所增加，同时使得结构设计(尤其是板和次梁)在计算方面更为不易。因此，在通信楼的结构设计时，结构专业应与工艺专业充分沟通，对机房的活荷载根据机房的重要性和作用按实际情况取值，降低工程综合造价。

3 屋面通信铁塔的考虑

作为通信建筑，楼顶安装的通信铁塔也是作为通信建筑区别于其他建筑的明显标志。楼顶通信铁塔一般选取楼房的四个框架柱作为塔基。按照YD 5003—2010电信专用房屋设计规范的要求，“在结构计算中应考虑铁塔与建筑结构的相互作用，并采取必要措施保证建筑结构的安全使用。应使钢塔的自振周期避开主体结构的前三阶自振周期并综合考虑铁塔与主体结构共同工作时的地震影响”。

按照目前我国对设计资质的规定，楼房由建筑设计单位完成，而通信铁塔的设计由具备通信行业通信铁塔专项设计资质的单位完成；即使在以通信设计为主的综合类设计院，建筑和通信铁塔设计亦是分为不同的部门；这种状况就注定了通信楼和屋顶的铁塔设计必须是建筑结构专业和铁塔设计专业配合完成。

具体设计过程中，结构专业先对整体结构进行计算，给铁塔专业提资，内容为主体结构的前三阶自振周期和作为铁塔基础的四个框架柱的柱中心距(不是轴线距离)；铁塔专业进行铁塔设计计算后向结构专业提资，然后结构专业进行重新核算。

根据本工程及笔者以往进行通信楼结构设计的经验，铁塔专业一般会向结构专业提出单个塔脚的最大压力、最大拔力和最大水平力以及安装铁塔的预埋件图；提资给出的塔脚受力是三个力而并非是一组力，这与我们以往结构计算中的受力按组出现的状况是不一致的，而且单个塔脚在极限状态下受压或者受拔是不确定的，因此楼房结构设计中一般对这三个力按照最大压力—最大水平力、最大拔力—最大水平力组合后施加在单个塔脚框架柱上对其进行设计；同时由于现行主流结构计算软件尚不能对楼房和楼顶铁塔的共同作用进行协同计算，因此楼顶铁塔作为非结构构件，其地震作用的考虑应着重于概念设计，以构造措施为主，按工程经验对其进行简化处理。

4 复杂钢筋混凝土藏式造型因施工水平不能实现的问题

玉树联通综合楼位于藏区，在方案设计阶段玉树州民族委员会多次要求其立面造型应具有鲜明的藏式风格；施工图设计时建设单位要求除外墙窗套和个别线脚外全部采用钢筋混凝土造型。设计过程中，由于立面造型在细节上较为多变，详图较多；但主体封顶后根据主体验收的情况看，由于受施工水平影响，很多地方的钢筋混凝土造型并未按图施工，只能二次装修时进行处理。因此可获得一些经验：在偏远地区做设计时，应充分考虑施工单位的施工水平，设计时应把易于施工作为一些重要条件来考虑。

玉树联通综合楼于2012年3月完成施工图设计并通过青海省施工图技术审查，2012年9月主体验收合格，2013年5月竣工验收并投入使用至今，主体结构完好，满足设计预期效果。

[1] GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

[2] 青海省建筑建材科学研究开发咨询公司.中国联通玉树分公司办公楼岩土工程勘察报告(详勘)[R].2011.

[3] GB 50223—2008,建筑抗震设防分类标准[S].

[4] 朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[5] YD/T 5003—1994，电信专用房屋设计规范[S].

[6] YD/T 5003—2010,电信专用房屋设计规范[S].

Discussion on structural design for comprehensive buildings of China Unicom in Yushu City

Feng Jiangang

(ShannxiCommunicationPlanningandDesignInstituteCo.,Ltd,Xi’an710065,China)

Taking the structural design of comprehensive buildings of China Unicom in Yushu City of Qinghai Province as the example, the paper analyzes the problems in the design for the comprehensive buildings of Unicom in Yushu from the deeper foundation burial, high standard value for the live load of machine rooms, and installation of iron tower on roofs, points out solutions respectively, and sums up the precautions in the structural design, so as to provide some reference.

structural design, foundation burial depth, standard value for live load

1009-6825(2017)22-0029-02

2017-05-22

冯建刚(1979- )，男，工程师

TU318

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