北京某商住综合楼结构特点.pdf

第 卜 九届全国高 层建筑结构学术交流会论文集2 0 0 6 年 北京某商住综合楼结构特点 及技术措施的应用 董塑 〔 中国建筑设计研究院北京1 0 0 0 4 4 摘要北京大屯里四区商住综合楼，结构设计各种不利因 素相对集中， 体系相对复杂， 本文具体介绍 其结 构特点及相应的技术处理措施，仅为类似工程结构设计提供参考。 关键词超长结构错层结构框支结构结构特点技术措施 1 、工程概况 北京大屯里四区商住综合楼， 位于国家奥林匹克公园东侧、 北四环与北五环之间。占 地面 积2 2 1 6 1 扩 ， 总建筑面积6 8 7 4 0 m ， 地下两层， . 地上8 1 0 层。 是集居 住、 健身、 娱乐、 购 物、 家庭办公于一体的多 功能公寓 式高 级住 宅， 居住部分户型 建筑面积在 2 0 0 - 5 0 0 m 几 顶层带跃层。于2 0 0 3 年设计，2 0 0 4 年施工， 2 0 0 5 年竣工。 该工程主要包括南北两排商住综合楼和东西两侧会所。 南侧住宅含B , C , D , E , F , G 共六座， 均为地上8 层， 于E , F 座间设缝; 北侧住宅含J , K , L , M , N , P , Q , R 共八座， 地上8 -1 0 层，于L , M 座间及N , P 座间设缝。南北住宅综合楼均为剪力墙结构，南楼沿 住宅外围 于地下2 顶板处设有折线走势框支托梁。 表 1地上层数概况 座位 ABGDEFG一 HJKLMNFQR 地上 层数 48888882891 01 01 01 09 8 一 东侧会所 H 座 地上2 层，为高配套商业用房， 框架结构; 西侧会所 A 座 地上4 层，为文化娱乐、健身中心，框架结构。 地下共2 层。南侧地下2 战时为六级人防物资库，平时为汽车库;北楼地下2 为设各 盆丝，男.1 9 6 7.1 1 出生. 工学硕士. 国家一级注册结构工程师 2 2 3 第 十九届全国高 层建筑结构学术交流会论文集2 0 0 6 年 用房， 南北楼地下1 均为自 行车库。 南北楼中间于地下2 设单纯汽车库， 其西侧 即A . B 座与R 座间 用做游泳 池及汽车库， 整个汽车库部分采用框架结构。 采用天然地基， 地基持力层选在第四纪沉积粘质粉土、砂质粉土④层，地基承载力标 准值 综 合取值为f k 1 6 0 K P a , 梁板式筏形基础， 筏 板外挑5 0 0 m m , 沿住 宅落地 墙外围 做基础 暗梁，比剪力墙每侧宽出l 0 0 m m ， 住宅底板厚l 0 0 0 m m 。 车库底板厚5 0 0 m m 本项目 抗震设防 类别为丙类， 抗震设防烈度为8 - ， 场地土类别为1 1 类， 住宅部分框 架、 剪力墙抗 震等级 均为 二级. 框支框架抗震等级提高为一级. 城屯 地下 车库部分 抗震等 级确定为三级。采用中国 建筑科学研究院P K P M 工程部编写的 S A T I R E 程序计算。 目 I 地下二层结构平面图 图2 首层结构平面图 2 2 4 第 I ， 九届全pq高层建筑结构学术交流会论文集2 0 0 6 年 2 、结构特点 本工程建筑立面风格追求欧式古典主义， 平面布置讲究高 度灵 活， 为追求火尺度， 某些 户型房间开间 达到1 2 . 8 m ,进深达到1 4 . 7 m , 由 于建 筑设 计平 面与立面复杂多 变，以 及体量大、 功能多， 使 得结 构设计不 利因索 相 对集中，体系相对复11 鲜 有鲜明结构特点，具体详述如 「 2， 差异沉降 南北楼中间车库仅在地下一、 二层有房屋. 地下2 车库顶约有3 m 筱土， 而两侧住宅地 上有8 1 0 层之高，高差悬殊，而且结构形式不同， 存在差异沉降问题。 2 . 2 超长结构 整个工程横向 轴线距离达1 7 7 . 5 0 m ， 纵向 轴线距离达9 2 . 9 5 m , 属典型 超长结构，远远超 出 混凝土结构设计规范规定的框架结构5 5 m ,剪力墙结构4 5 m 的设缝距离要求。 2 . 3 大块楼板 本项目 为追求大尺度及灵活性，部分户型开间达1 2 . 8 0 m ， 进深达1 4 . 7 m ，在居住建筑 单元内 又不宜设梁， 使得单块板格跨度史无前例地超大，结构荷载引起的受力变 形及温度 变化、混凝土收缩引起的体积变形不容忽视。 2 . 4 错层结构 R , Q 座层高不同， 左侧层高3 . 00m ，右侧层高2 . 8 0 m ; K , J 座层高也属这种情况， 左 侧 层高2 . 8 0 m ，右 侧层高3 . 0 0 m ， 楼板层层交错， 形成集中 错层 现象。 25 四坡屋顶 由 于建筑立面为欧式古典主义， 结合中国国情， 屋面采用四 坡屋顶，带老虎窗形式， 屋顶板水平跨度在1 0 -1 2 . 8 。 左右， 老虎窗洞口 尺寸在2 . 0 m X 2 . 0 m左右， 高度约为1 . 8 0 m . 2 . 6 框支结构 南楼地下二层出 挑部分为汽车库， 采用框架结构布置， 住宅部分从地下一层开始回收， 其外墙沿几条轴线布置，走向 构成折线外形，不能落到基础上， 轴线间距较近， 在各个部 位不等，大 部分为2 0 0 0 m m , 3 、技术措施 鉴于本工 程结构 特点 及其复杂性， 确定商 住楼主要承重墙体 厚 度为3 0 0 m m 到 顶， 错 层 处墙体厚度增至4 0 0 m m ， 楼电 梯间处墙厚2 0 0 m m , 以提高结构整体 性及抗侧移刚度; 大块楼 板采用现浇预应力结构， 板厚2 0 0 m m - V 2 8 0 m m 不等， 以 解决正常使 用情况下居住建筑对挠度 与裂缝的较高要求。 针对该工程结构特点，其具体技术措施详述如下 - 2 2 5- 第十九届全国高层建筑结构学术交流会论文集2 0 0 6 年 3 . ， 针对差异沉降 考虑到本工程同 时存在高差与双向 超长问 题， 且中间车库部分局部露出 地面，故设置 两道沉降缝 具体位置详图1 ， 将南北商住楼与中间地下汽车库完全脱开， 避免双向 超长， 沉降缝宽度为 l 0 0 m m ， 从自 然地面以下缝内 用粗砂填实，以保证结构在水平力作用 卜 侧限 要求。由 于地质较好， 沉降计算后，差异沉降 较少。经后期沉降观测，主体结构封顶后一 年左右沉降稳定.基本没有倾斜。 3 . 2 针对结构超长 对于混凝土结构， 普遍存在着由于变形作用而引 起的开裂 裂缝问 题，变形作用包 括温度 水化热和热胀冷缩 、 湿度及不均匀沉降等， 其中湿度变化引起干燥收缩裂缝占主 要部分。干燥收缩和 水泥水化热影响主要在施工阶段出现，热胀冷缩引起的温度应力主要 体现在使用阶段. 基于以 上情况， 从地下一层开始设置伸缩缝 两侧为双墙 ，将商住楼分成七个单体， 缝宽1 0 0 m m 。 从地下2 开始， 在个别较长的单体中设置伸缩后浇带， 间距3 0 m -4 0 m ， 具体 位置 详图1 ，图2 ， 后浇带宽8 0 0 m m ， 相应位置钢筋采用搭接接头， 在主体结构封顶后一 个月 用高一强度等级混凝土浇灌，加适量微膨胀剂 采用占 水泥用量1 0 “ 1 2 的U E A - H . 为抵抗温度应力，楼屋面板上铁拉通 1 / 2 ，地下室外墙水平分布钢筋配筋率不低于 0 . 5 ,梁腰筋加大直 径、 加密间距，按受力筋锚固、搭接，同时采取以 下措施 e 、 对于底 板.采用 水化热低的 水泥 如矿渣硅酸盐水泥 ， 严格控制砂石骨料的含泥量 和级配 采用粉煤灰 等代替部分水泥，减少水泥用量和用水量，降低水热化采用分层浇 灌、 阶梯式 推进的 施工方法，加强施工养护工作。 b 、 对于外墙， 在地下一层外墙的室外地坪以 上部分， 设置外保温隔热层， 避免直接暴露。 c .屋面板保温隔热采用轻质高效吸水率低的材料。 后期经 过观测， 发现主体结构封顶后 施工用时一年左右 ， 收缩完成了9 0 以 上， 经 过温度应力计算， 在正常使用阶段， 温度应力与残余收缩应力叠加值远小于混凝土抗拉强 度，所以设置 “ 后浇带”控制裂缝的办法是可行的。 3 . 3 针对大 块楼板 由于结 构最大板块跨度为1 2 . 8 m X 1 4 . 7 m , 属大板块，经综合考虑板厚确定为2 8 0 m m , 采用普通混凝土结构试算，承载力可以 满足， 相对受压区高度} 0 . 1 4不超限， 配筋率P 0 . 6 5 尚可。 但裂缝验算结果。 二 0 . 3 5 m m ， 超过限 值。, ; 0 . 3 m; 板块最大挠度f 0 . 0 6 9 8 m , 远远超出限 值[ f l 0 . 0 4 3 m . 最后采用无粘结预应力， 配筋情况与普通混凝土结构相差不多， 但挠度与裂缝问 题均 能很好解决 ， 可以 将 其控制得更严格， 挠度控制在 1 0 / 3 0 0 , 裂缝控制在 0 . 2 m m , 以 较好满足 居住建筑中 住户对房屋的高质要求。 楼板支 座处上铁1 / 2 拉通， 屋面板上铁全部拉通， 以 提高楼、 屋面板抗变形能力。 3 . 4 针对楼板错层 由于 楼板可以 起到传递和分配水平力的作用， 楼板错层造成短墙、 应力集中、剪力墙 。 力6“ 第十九届全国高层建筑结构学术交流会论文集2 0 0 6 年 平面外承受弯矩过大等情况，对结构十分不利. 加强措施为 将错层部位剪力墙厚度调整 4 0 0 m m ，以提高其平面外抗弯能力 及整体刚 度; 相应部位剪力墙抗震等级提高一级 分布钢筋配筋率提高到0 . 5 适当 加大暗柱尺寸、 配筋、数量 错层板下墙体设暗梁， 形成暗框架。 结构计算上采用弹性楼板假定 弹性膜单元. 3 . 5 针对坡屋面 因 屋顶为 不太规则坡 屋顶， 下部为3 0 0 m m 厚剪力墙，加之大 跨 度 1 0 。 一1 2 . 8 m ， 初步 考虑设置托柱梁， 在屋脊交点位置设置立柱。 形成明 确的框架结构， 但由于 层高要求无法实 现。 后确定沿屋脊线位置、窗间墙位置设置扁柱， 相应位置外墙设暗柱. 柱截面高比 墙稍 厚为 4 0 0 m m ,宽度为 6 0 0 m m ， 在屋顶部设置水平拉梁，形成单 跨空间刚架。 控制屋顶板 水平向 跨度在6 m左右，屋顶板厚统一成2 0 0 m m ， 相当于提高了 对梁的翼缘作用， 屋顶板 及其下层板 外墙顶处 配筋率适当 提高并全部拉通，以抵抗坡屋项产生的拉应力及a度 应力。 主体结构封项后一段时间， 经观察效果较好， 裂缝在不影响使用及肉眼不可见范围内。 圈3 拱板错层示愈圈圈4 a 坡屋项平面田圈4 b A - A 剖面图 3 . 6 针对框支结构 因不落地外墙为折线外形。 纵向轴线距离较近， 多在 1 8 0 0 m m 左右， 沿其走向设 托梁对 框架柱将产生很大扭转效应， 梁跨较小， 均在6 m 以内。 一般为4 -5 m ， 故考虑做成等宽梁， 大部分确定为2 5 0 0 m m 宽， 个别部位2 0 0 0 二宽， 梁高l 0 0 0 m m ，以 将 整个折线外墙托起， 避 免了 扭转效应。相应部位楼板适当 加厚， 增加配筋， 并全部拉通， 进而加强结构整体性及 刚度。 圈s 据支托梁做法示意 结构计算中考虑框支托梁承担竖向 荷载及竖向地震作用。 2 2 7 第十九届全国高层建筑结构学术交流会论文集2 0 0 6 年 4 、结语 4 . 1 结构方案的确定要综合考虑各方面因 素 建筑设计外形、 尺 度与结构方案密切相关，往往影响甚至决定结构体系的选择、结构 构件的 布置。结构设计要在满足建筑创新思维的情况下.做到布置合理、尺度适宜， 尤其 是柱网大小、剪力墙间 距、构件断面。 4 . 2 结构技术措施的应用要有充分依据 工程所涉及疑难结构问 题要经分析计算， 计算模型要合理，并经后期实际观测，能较 好满足 “ 规范”要求。 参考文献 [ 1 l 混凝土结构设计规范 G B 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2 ，北京中国建筑工业出版社， 2 0 0 2 [ 2 l 高 层建筑混凝土结构技术规程 J G J 3 - 2 0 0 2 7 1 8 6 - 2 0 0 2 ，北京中国建筑工业出 版社，2 0 0 2 [ 3 l 建 筑地基基础设计规范 G B 5 0 0 0 7 - 2 0 0 2 ，北京中国建筑工业出版社， 2 0 0 2 [ 4 〕 北京地区建筑地基基础勘察设计规范 D B J 0 1 - 5 0 1 - 9 2 ，北京1 9 9 8 [ 5 1 建 筑抗展设计规范 G B 5 0 0 1 1 - 2 0 0 1 ，北京中国建筑工业出版社，2 0 0 1 [ 6 〕 北京市建筑设计技术细则 结构专业 ，北京北京市建筑设计标准化办公室，2 0 0 4 [ 7 l李国胜，多高层钢筋混凝土结构疑难问题解答及算例，北京中国建筑工业出版社，2 0 0 4 1 8 1李咏梅， 梁存之， 复杂平面超长混凝土结构不设伸缩缝设计实践，建筑科学，2 0 0 4 ; 4 2 2 - 2 4 [ 9 l lim， 孙颖，北京大屯里某住宅综合楼结构设计，工业建筑，2 0 0 6 6 1 1 0 - 1 1 3 “ 2 2 8“