摘要：本工程由图书馆、博物馆、文化馆三个单体组成, 地上结构采用钢筋混凝土框架结构, 局部大框架为钢框架。概述项目的总体情况、地质情况及基础设计, 并对各个单体的采取不规则判别, 以便针对结构的薄弱环节进行有效加强, 以更加有效、经济的达到安全可靠的目的。
关键词：框架结构;不规则判别;薄弱部位;
1、 工程概况
本工程位于福建省仙游县,并总建筑面积3.5万m2本工程分为图书馆、博物馆、文化馆三个结构单体,并在三个馆连桥处设缝。主要结构屋面标高为18m,为多层结构采用框架结构。
建筑整体效果图如图1所示。各个分区平面如图2所示。
2 、工程地质概况
2.1 、场地地质情况
本工程基础设计依据为福建省闽中地质工程勘察公司于2016年3月出具的《仙游县图书馆新馆建设项目 (详勘) 》、《仙游县文化馆新馆建设项目 (详勘) 》及《仙游县博物馆新馆建设项目 (详勘) 》。
拟建项目场地属山间冲积平原地貌, 地形平坦开阔, 地面海拔高程变化不大。本区未见液化土层, 本场地内不会发生砂土震动液化现象。
图1 建筑整体效果图
图2 平面分区及平面尺寸图/m
2.2 、水文地质资料
拟建场地地下水主要为基岩风化层中的风化裂隙孔隙水, 属潜水类型, 富水性贫乏, 其补给来源为大气降水。大气降水是本区地下水的主要补给来源, 历史最高水位约为31.00m, 故可不考虑地下水对建筑材料的腐蚀影响, 同时设计阶段无需考虑抗浮问题。
3 、基础设计
采用桩基础基础, 持力层采用砂土状强风化花岗岩, 其单桩抗压承载力特征值为1500kPa。根据勘察报告的相关意见, 本工程未特殊注明的桩采用钻 (冲) 孔灌注桩桩径为800mm。并按照规范的相应要求进行桩身完整性及单桩竖向抗压静载试验。
4 、抗震设防烈度及设计基本参数
本项目的抗震设防烈度及设计基本参数如表1所示。
表1抗震设防烈度及设计基本参数
本项目整体计算采用北京盈建科软件有限责任公司编制的盈建科结构软件YJK1.8进行各个单体的计算, 整体计算模型如图3所示。
图3 整体计算模型
5 、抗震等级及结构形式
依据结构的抗震设防分类、结构体系、设防烈度等条件, 详细设定各部分结构构件的抗震等级, 保证重要构件的抗震措施和抗震构造措施得到充分加强, 本项目地上部分结构形式如表1所示。
表2地上结构形式
6、 结构计算分析
整体分析及基础设计均采用北京盈建科软件有限责任公司编制的盈建科结构软件YJK1.8。
单构件的核算采用理正结构设计系列软件 (7.0PB1) 。
补充验算采用中国建筑科学研究院PK.PMCAD工程部编制的结构分析程序《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》 (2010版2011年1月1日) 。
7 、结构体系的选取
整个项目的各个单体层数及建筑高度均不高, 故采用抗侧力较好, 较为经济的钢筋混凝土结构框架结构。
8 、结构不规则项判别
8.1、 图书馆
图书馆典型的平面类似L形, 其计算模型如图4所示。建筑平面有较大内凹且建筑平面宽度较窄, 经计算, 图书馆为具有扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续 (含穿层柱) 等3项不规则项的多层结构。
8.2 、文化馆
图4 图书馆计算模型
图书馆文化馆主要柱网尺寸8.0m×8.0m, 其计算模型如图5所示, 采用钢筋混凝土框架结构。经计算, 文化馆为具有扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续 (含穿层柱) 等3项不规则项的多层结构。
图5 文化馆计算模型
8.3 、博物馆
博物馆主要柱网尺寸8.0m×8.0m, 其典型平面呈辐射状, 其计算模型如图6所示, 采用钢筋混凝土框架结构。经计算, 博物馆为具有扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续 (含穿层柱) 等3项不规则项的多层结构。
9 、结构设计中技术的处理
9.1、 楼板弱连接的处理
三个单体均具有楼板不连续弱连接的部位。计算时采用弹性楼板来控制整体计算指标, 分块进行各部位的承载力设计, 并与整体计算进行相应包络。
施工图进行楼板配筋时, 加厚该部位板厚, 并设置双层拉通钢筋, 以提高该部位的受力能力。
图6 博物馆计算模型
9.2 、针对穿层柱的设计措施
各个单体建筑均有大空间穿层柱的部位, 采用以下的相应措施予以加强:
1) 采用性能化设计方法, 要求穿层柱承载力满足中震弹性设计要求;
2) 穿层柱按相邻普通柱剪力反算, 且其配筋不小于相邻不穿层柱。
9.3 、博物馆区域的局部长悬挑的处理方案
博物馆南侧局部有8m长的悬挑部位, 结合建筑的布置方案, 采用局部的悬挑桁架方案完成该部位的效果, 相邻柱中设置连接的钢骨柱, 计算中考虑竖向地震的工况。并且施工图阶段中加强该部位的楼板配筋。悬挑桁架的设置如图7所示。
9.4 、文化馆大跨度空间的处理
文化馆因使用功能的需求, 屋面为大跨度梁, 其跨度为18m, 采用后张法预应力梁, 大跨度梁的配筋控制其承载力, 预应力钢绞线的设置来控制梁的挠度及变形。
9.5 、装饰架的处理
建筑专业的需要, 需将三个单体作为一个整体, 故在其上方设置36m大跨度的装饰架, 以增强整个组群的整体性。
装饰架的上方铺设遮阳格栅, 地上区域, 装饰架与主体结构脱开, 竖向构件在柱顶上方设置连接钢骨, 框架梁采用箱形钢梁, 遮阳格栅主龙骨均与柱顶上方铰接连接。如图8所示。
图7 博物馆悬挑桁架部位计算模型
图8 装饰架计算模型
10 、结语
本项目根据建设方及建筑的功能及外观要求, 存在设计中的相应难点及重点。设计采用合理设置结构布置、经济性比较、多模型包络设计等多种措施对计算指标及结果进行控制。综合各种得失, 使结构既能够满足规范的各项要求, 又能达到经济合理的目的。
参考文献
[1]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, 2013.
杨婷,侯鹏程.仙游某工程结构设计与分析[J].建筑结构,2019,49(S1):143-145.
