某综合训练馆结构设计分析与探讨

田 野

(上海诚建建筑规划设计有限公司，上海 200081)

1 工程概况

本工程位于河南省郑州市，为高等专科学校的新建体育综合训练馆。综合训练馆总建筑面积22 533 m2，地上3层(局部1层)，局部为大跨跃层。地下建筑面积500 m2，地上建筑面积22 033 m2;建筑高度为20.45 m。

综合训练馆根据GB 50223-2008建筑工程设防分类标准规定，建筑物抗震类别为重点设防类(乙类)，乙类建筑地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求，抗震设施按提高1度地区要求。本工程抗震设防烈度为7度，故地震作用按7度计算，抗震措施提高1度的要求即按8度考虑。本工程上部结构采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，因此框架抗震等级按二级设计，抗震构造措施按提高一级采用。

2 结构选型及结构布置

综合训练馆平面总长度123.6 m，总宽度103.2 m，结构超长，由于建筑功能，无法设置结构缝将建筑分为单独结构单体，设计中超长混凝土楼面板采用加强结构配筋、掺加抗裂剂、加强保温等措施以抵抗温度应力，对部分楼板采用预应力加强抗裂能力。结构体系采用框架结构。

综合训练馆抗震设防类别为重点设防类，抗震设防标准应按高于本地区抗震设防烈度1度的要求加强其抗震措施，根据规范确定框架抗震等级为二级，抗震构造措施为一级。框架纵向柱网基本尺寸为7.2 m，部分跨度较大为8.4 m和9.6 m。篮排球训练馆和游泳馆内不设框架柱，为局部单层，2层、3层上空，篮排球训练馆跨度为64.8 m×64.8 m，游泳馆跨度为58.8 m×28.8 m。框架柱基本截面尺寸为600×600，600×900。楼盖采用主次梁结构，主要框架梁截面尺寸为350×800，400×900，主要次梁250×600，250×550，综合训练馆内建筑造型需要，球馆、游泳馆屋面跨度较大，结合建筑截面尺寸为采用平面钢桁架+钢梁结构，屋面为轻型保温彩色压型钢板。主要楼层板厚均为130 mm。两个方向均设置两道收缩后浇带，并在设计时考虑温度荷载作用，对超长混凝土楼面板采用加强结构配筋、掺加抗裂剂、加强保温等措施以抵抗温度应力，对部分楼板采用预应力加强抗裂能力。

3 基础设计

根据地勘资料、场地距已有建筑物及道路60.0 m以上，基坑开挖最大深度2.0 m，弃土堆放、复合地基或桩基施工对周围环境及建筑物均无不利影响，环境条件较好。根据钻探揭露，在勘探深度范围内的地层全部为第四系松散沉积物，其岩性以粉土、粉质粘土和粉细砂为主，下部以粉土和粉质粘土为主，含大量钙质结核，局部胶结成层。由于地下水位埋藏较浅，需考虑地下水对工程的影响。根据地质报告，本场地饱水砂土不液化，可不考虑液化。

本工程地基采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)处理，CFG桩端持力层为9层细砂，基底持力层为3层粉土。CFG桩桩长17 m，桩顶褥垫层为250 mm厚级配良好砂石。复合地基承载力特征值根据现场载荷试验确定，根据地勘资料估算值为fspk=310 kPa，基础除局部地下室采用梁板式筏形基础外，其余均采用独立柱基。

4 上部结构处理

4.1 跃层柱

由于综合训练馆的游泳馆、篮排球训练馆的使用功能要求，形成局部一层且大空间结构，Ⓐ轴、轴、①轴部分柱在1层～3层单方向无侧向支撑，钢屋面与混凝土柱为铰接，因此在结构设计中注意设置实际的计算长度，并在计算时设置与钢结构屋架相连的结构柱柱顶铰接。

4.2 大开洞旁的楼板

篮排球训练馆和游泳馆之间在2层，3层存在一跨混凝土楼板，在设计时需考虑平面外变形。计算为弹性楼板计算。结构设计加强柱、边梁、楼板构造措施。柱、梁抗震等级提高一级，截面加大，配筋加强，箍筋全长加密。楼板加大板厚，配筋率提高，板筋双向拉通。

5 结构分析

由于综合训练馆结构为乙类建筑，地震作用较大，且结构平面开洞较大不规则，顶层存在梁托柱竖向刚度突变等整体计算中较难处理的问题。因此在本工程设计中，对于建筑周边及跃层柱予以加强，采取了加大结构断面、加大配筋、增大板厚、双层双向配筋等构造措施。

结构自振周期(选取前3个振型，考虑扭转耦联)的SATWE计算结果见表1，主要控制参数见表2。

表1 结构自振周期

根据以上数据，结构两个主轴方向的周期值在合理范围内，T3/T1=0.88＜0.90，满足规范要求;位移角均小于1/550，最大位移/平均位移比值为1.33，满足规范不大于1.50的要求;基底剪重比均大于 5.40%;有效质量系数:X向为 99.8%，Y向为99.5%，均满足规范不小于90%的要求。因此，经过调整计算的病房楼的整体结构方案较为合理，各指标均满足设计要求。

表2 主要控制参数

6 结语

对于较为复杂的框架结构体系，由于结构中存在较多的结构薄弱处，在设计中应加强概念设计，对于关键部位，需要采用补充计算以校核整体计算结果，并根据不同的建筑要求应既满足承载要求，同时又要满足结构整体变形的要求，且需增强局部结构薄弱处的结构设计。对于该种结构的跃层处理、薄弱楼板处理、梁抬柱处理、屋顶大跨度钢结构屋盖与混凝土柱连接处理等均需多做结构方案进行计算比较分析，采取合适的结构方案以满足设计要求。

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