某大型小区的结构设计
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摘要：建筑结构在随着我国经济的快速发展，建筑行业也取得了飞速的进步并有了很大的成就。在设计使用年限内,结构应具有设计规定的可靠度。在达到设计规定的设计使用年限后,结构或结构构件的可靠度可能会降低,但从技术上讲,并不意味着其已完全失去继续使用的安全保障。文章主要对于小区结构设计常见的设计方案进行了分析，并且给出了一些实质性的建议。
关键词：工程概括 设计与解决方案 人防工程
Abstract: the building structure in along with the rapid economic development of our country, the construction industry also made a rapid progress and has made a lot of achievements. In the design in the use fixed number of year, structure design codes should have the reliability. In the design of the provisions to design use fixed number of year, structure or structures of the component reliability may decrease, but technically, does not mean that it has completely lost to continue to use the security. This article mainly for community structure design of the common design schemes are analyzed, and gives some advice of substance.
Keywords: engineering summarized design and solutions of civil air defense projects
中图分类号：TB482.2文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
1.1自然状况
小区位于安阳市某合围地段，小区内共有21幢单体建筑,除几栋多层建筑外,其余均为16层左右的高层建筑。在各单体之间的地下部分设地下车库,车库与各单体的地下室相连。在平面上整个小区分为三块,各块间是5m左右宽的土带。
1.2地质状况
本区地处安阳市某地漫滩地段,地形较为平坦,地面海拔在120m左右。该建筑场地地层为第四纪冲―淤积地层,上部为粘土层,砂类土中含有薄厚不均的粘土夹层。勘探期间其初见水位:4・50~5・50m,静止水位为3・90~4・20m,水位较高。地震基本烈度为8度,抗震等级为二级,Ⅱ类场地土。此区地基土为季节性冻土,其标准冻深为1.0m。
1.3建设周期
整个小区分两期建设,一期工程于2005年7月开工,二期工程于2006年2月开工。一期工程主体于2006年5月完成,到2007年8月二期工程主体多数已完成。
2、设计难点与解决方案
2.1地下水的处理
由于建筑场地地下水位较高,而且一期工程开工正值安阳市的雨季,所以将小区整体室内地面标高确定为海拔120・40m,这不仅使承台底提升至地下水之上,方便了施工;而且使整个小区的室外标高高出四周道路0・6m左右,解决了小区的排水问题;另外提升基底还可以减少一定的土方量。虽然在施工中个别基坑地下水标高超过基底标高,但只要通过井点降水,就可以很好地解决局部过多的地下水。由于地下水位较高,地下室可能受到有压水的冲击,因而整个小区采用了连成整体的混凝土刚性防水层与柔性防水层相结合的方案。刚性混凝土底板厚250mm,采用C25的混凝土(外掺膨胀剂),内配双层双向Φ12~150的钢筋网,钢筋网锚入承台(独立基础内的35d)。侧墙也采用了钢筋混凝土挡土墙,虽然620mm的砖墙在挡土方面没问题,但考虑到地下水位较高,故采用了300mm的钢筋混凝土挡土墙。混凝土中钢筋能防止大裂缝的出现,将大裂缝分化成小裂缝,而外加剂又能通过化学反应将小裂缝挤得更小,而且混凝土本身已经连成了一个整体。另外再加上柔性防水层的作用,就解决了地下室防水的问题,已竣工的1#、2#车库就是很好的证明。
2.2建筑超长问题的处理
一期工程开挖时正值安阳市的雨季,因为整个工程分为三部分,而每部分都是由多栋单体及中间与之相连的地下车库组成。这样车库就相当于各单体群房,每块建筑群体的长和宽都超出《规范》关于伸缩缝、沉降缝设置间距的规定。另外由于1#车库部分柱网不大,柱下轴力在2000kN左右,且持力层承载力较高,而单桩承载力为850kN,考虑到经济因素和天然基础施工快的特点,在车库部分采用了天然基础,而各单体采用桩基。由于基础形式不同和建筑超长,在一期工程的设计时,在车库底板、侧墙、顶板与各单体相连处均设置了一道变形缝,为了防水,在变形缝外用橡胶止水带连接,详见图1。这样既解决防水问题,又解决变形问题。在设变型缝后每部分的长宽还有50m左右,为解决大体积混凝土浇注引起的温度应力,首先在混凝土中掺入WG-HEA型高效抗裂防水剂。然后按30m左右的间距设了一道从基础到屋面的后浇带,后浇带宽800mm。为解决混凝土两次浇注处的应力集中,在后浇带处设的附加筋以及凹槽,另外提高了外加剂在后浇带中的用量,这样也可以很好地解决漏水的问题,详见图2。后浇带设置的部位,一般情况下设置在高层建筑的裙房紧临主体最近一跨框架上。当后浇带上有梁时,尽量减小梁的高度,降低后浇带处的抗弯刚度。在本工程中由于建筑内部功能的特殊要求,用后浇带取代了一些变形缝,在主楼与裙房之间用后浇带隔开,使其各自形成独立单位,在施工期间各自沉降,把主沉降差所引起的内力释放掉,然后用后浇带连成整体,满足建筑使用功能的要求,效果很好。另外在最近的一些工程中,我们还用过加强带来解决超长建筑的温度变形。所谓加强带就是在超长的建筑平面结构中加入膨胀剂,并在按照温度变形缝的间距设置宽度800~1000mm的加强带,加强带内混凝土需掺入更高含量的膨胀剂,加强带内混凝土可以在两侧的混凝土初凝之后进行浇注,这样做可以解决变形问题,还可以加快施工进度,但造价略高,且对裂缝的控制容易失效。
2.3人防设计
根据《规范》要求本小区应设置的人防工程,本小区的人防工程设在2#地下车库,按照《人民防空地下室设计规范》设计,并按六级设防。在进行设计时,人防荷载分为顶板等效静荷载、外墙等效静荷载、临空墙的水平等效均布静荷载及混凝土底板等效静荷载,这样等效后,可按静力计算方法进行结构内力分析。在确定以上荷载标准值后,其承载力设计应采用(GB 50038-94)中的式4・6・2-1和4・6・2-2。除正常的荷载组合外,对于考虑人防地下室的普通构件(如梁墙柱等)还应考虑以下两组人防作用效应组合:
其中,为恒载作用效应,为顶板等效静荷载作用效应;对于临空墙,考虑的人防作用效应组合同上,其中为相应于顶板等效静荷载和临空墙的水平等效均布静荷载的作用效应。以上构件的截面验算内容包括墙平面内强度验算和平面外强度验算。在PKPM系列软件的SATWE中已经考虑以上的组合情况,故本设计采用了SATWE的计算结果。经比较得知有人防荷载参与的组合是起控制作用的组合,也就是说人防荷载比消防车荷载大。除计算上的规定外,《规范》在地下室侧墙、顶板和开洞处还有一些构造规定。由于地下车库顶板有消防车荷载,且柱网及梁高受限,所以在使用二级钢时,梁配不下来。为解决这一问题,在使用新三级钢(HRB400)的同时,配合使用了C40的混凝土,解决了上面的矛盾。新三级钢是通过在二级钢中加入一定量的微量元素,来提高钢筋的强度(提高到),而且解决了老三级钢脆性大,焊接性能差以及机械加工性能差的缺点,同时又保证了一定的强度。三级钢在强度上比二级钢高20%,但在价格上只比二级钢高10%左右,可见在荷载较大的情况下使用三级钢不仅可以满足梁截面受限、钢筋过密等问题,而且可以节省一定的材料费。但应注意在梁中用三级钢时,混凝强度等级要大于C30,否则会在一定程度上影响三级钢优势的发挥。
3、结语
3.1建筑超长问题的处理
首先应尽可能采用一种基础形式,二期工程的车库因为柱距较大,而且按六级人防设计,柱底内力较大,再考虑施工期间室外温度较低,车库基础采用了与主体一样的桩基础,经估算在造价上比天然基础略高。这样做之后,在解决超长建筑裂缝问题时,可靠度更高一些。当地基承载力较高,并进行了必要的沉降验算后,才可以采用不同的基础形式。另外沿超长建筑水平方向最好还是设置变形缝,如条件不容许,可通过后浇带解决,这时在水平构件内最好也要加入膨胀剂,当后浇带也不容许时在采用加强带的方案。
3.2人防设计
由于人防荷载比较大,在车库顶梁设计时,即使梁截面不受限制,也应尽量采用新三级钢和高强度等级的混凝土组合使用,这样既经济且施工时不会出现钢筋过密情况。
参考文献
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