建筑结构设计分析袁晨峰.doc

精品论文 参考文献 建筑结构设计分析袁晨峰 深圳机械院建筑设计有限公司 摘要：目前很多建筑结构呈现出很多不规则结构，给结构设计出不了不难题。本文根据工程案例，对建筑裙楼结构抗震及屋面斜板的设计进行探讨。 关键词：建筑工程；结构设计；抗震骨架；屋面斜板 1、工程概况 该建筑主楼高度为37.59米，地上10层，局部11层，主要设计地下层，主要用途是行政办公。主要以自然生态形式，围绕主楼以顺时钟方向盘旋上升。主楼与裙楼间设抗震缝，主楼平面、立面规则，扭转不规则，为不规则结构；裙楼作为仿生态建筑，其不规则程度较高，就平面不规则而言，其平面形状复杂，存在楼面错层，楼面开洞，凹凸等多项不规则，就竖向不规则而言，屋面为一斜板攀高，高点与低点高差约18m，其下楼层有单层，有多层，已无传统结构的层概念（层刚度、层位移角、层剪力），因此裙楼属于平面、立面特别不规则结构。部分建成后的建筑实景照片如下图1： 图 1 建筑建成后现场照片 2、设计特点 2.1 结构综述 地基基础拟采用高强预应力混凝土管桩。桩径400、500。桩基持力层为4层粘土夹碎石层，桩端进入持力层深度不小于3倍桩径。 上部结构主楼部分，采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。主楼有一外部楼梯围绕外立面盘旋向上，经与建筑及设备专业协商，外部楼梯采用梁式楼梯，利用主楼各标准层楼层梁出挑以支承该外部楼梯，两标准层间梯段跨度9～10m，标准楼层悬挑梁的出挑跨度为2m。 上部结构裙房部分体型复杂，建筑功能复杂，有大剧场、小剧场、大小多功能厅、视听厅、报告厅等，同时为与房屋体型及功能适应，单个楼层的楼面标高众多，楼板错层不连续，错层柱较多，局部剧场部分因建筑功能要求部分楼面缺失。根据裙楼体型特点，结构选型有设抗震缝及不设抗震缝两种考虑。设缝的优点在于：可大致按建筑功能将裙楼划分为几个单体，各个单体房屋高度相差高度较原方案有改善。传统结构层概念有所体现，缺点在于：因房屋平面复杂，各个单体平面不规则，楼板错层不连续，每个单体均为特别不规则结构；单体房屋高差仍很大，传统结构层概念仍不明显，而较多的抗震缝对建筑型体有较大影响，对未来使用也带来较大麻烦。通过与建筑师协商及院内部结构方案论证，最终确定裙楼不设抗震缝，结构类型采用框架-少量抗震墙结构，房屋高度较高及单层空旷部位设部分抗震墙，抗震墙为双向布置长墙且尽量围成筒体形成空间结构。加强房屋刚度较小部分的刚度，使房屋各个部分刚度接近均匀。 本工程裙楼大剧场区域二层楼座及其上屋面存在34m跨度的大跨度梁，该梁采用预应力大梁，在剧院南面大剧场出口部位，屋面有一块出挑区域，出挑最大跨度约8m左右，由于建筑效果要求，出挑结构高度尽量薄，通过协商，采用预应力变截面梁出挑，梁端部高度600mm，从建成效果看，达到了建筑效果要求。 2.2 裙楼结构抗震设计 裙楼为特别不规则结构，根据抗震规范，需根据结构不规则性特点，进行研究论证，采取特别的加强措施。 2.2.1抗震平面分块包络设计 裙房各个分部的房屋高度相差较大，层数有单层，多层，为刚度相差较大的各个分部联成一个整体，因此，将房屋划分为若干个部分，分别进行计算，与整体模型一起，进行平面分块与整体包络配筋设计，模型分块示意图见附图。 图2 计算模型的三维轴测图 分块1的屋面高度约25m，分块1～5房屋高度依次降低，分块5房屋高度约7m左右。整体模型周期为0.736s（x向）、0.908s（y向），分块模型的各向刚度刚柔不一，有周期大于整体模型周期的分块，也有周期小于整体模型周期的分块。大致随房屋高度的降低，分块刚度从小到大（周期从大到小），整体模型的刚度为其间的中间值。 根据工程实际表明各分部联结成整体抵抗地震作用，地震作用在各分部中进行了重新分配，刚度较小的分部的侧向变形相较独立结构将变小，而刚度较好的分部的侧向变形增大，承担了更大的地震作用，相当于整体模型中的弱骨架。根据抗震规范3.5.3条，结构体系宜有多道防线，结构设计时按整体模型计算结果及分块模型计算结果进行配筋包络设计，保证地震作用时骨架的承载能力，同时又保证骨架屈服时附属结构独立的承载能力，类似于在结构体系中建立弱形式的二道防线，避免因局部结构屈服导致整体结构丧失承载能力。 2.2.2中震弹性性能设计 根据抗震审查专家意见：因结构平面不规则，屋面高度相差较大，需保证中震作用下竖向构件抗弯及抗剪弹性，屋面构件部分屈服。其抗震弹性设计具有以下特点： ●高度较低区域加大柱截面可满足中震弹性要求。 ●剧场部分柱原截面较大，同时设置了钢筋砼筒体抗震墙，加强截面配筋即可满足要求。