贵阳市某办公楼结构设计

裴伟+黄宗辉+华夏+周齐文

摘 要：贵阳市某办公楼由1#主楼和2#附属用房两部分组成。1#主楼为18层框架-剪力墙结构；2#附属用房由会议室和餐厅两部分组成，会议室采用框架结构，餐厅采用框架-剪力墙结构。地下室为大底盘，共两层，采用现浇混凝土空心楼盖。结合相应规范，文章着重介绍了本工程的结构选型及布置、结构设计特点和地基基础设计，分析了结构计算结果，对BZS空腹复合楼板的性能及其施工技术进行了讨论。

关键词：结构设计；大跨度框架；空腹复合楼板

中图分类号：TD229 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）26-0104-03

1 工程概况

该项目位于贵州省贵阳市，总占地面积约为24136.8m2，建筑面积为46261.38m2。本工程为一类高层公共建筑，地下室为大底盘，共两层，局部设为人防地下室，其余部分均用作车库。人防地下室平时为地下物资储备库，战时为二等人员掩蔽所，人防等级为核6、常6级。地上部分由1#主楼和2#附属用房两部分组成。1#主楼为办公楼，高70.8m，共18层，标准层层高为3.9m；2#附属用房总高21.4m，共4层。

2 结构体系及布置

2.1 地下室部分

根据地勘资料，地下水位标高位于底板标高以下，不作抗浮设计，故地下室底板除人防部分外，其余底板均采用卧置于岩石地基上的构造底板，板厚250mm。地下室挡墙墙厚为300mm，挡墙及底板采用抗渗混凝土，抗渗等级P6级。地下室除人防部分外，其余部分均设为机械式立体车库，为了保证机械式立体车库对净高的要求，地下室二层及地下室一层楼板采用BZS空腹复合楼板。

2.2 主楼部分

如图2所示为1#主楼标准层结构平面布置图，整个建筑平面呈工字型，平面长74.92m，宽22.2m。为保证结构平面形状规则，同时满足相应的构造要求，在两端翼沿处通过变形缝将其分割成三个部分。

主楼部分为框架-剪力墙结构，抗震等级为三级。结构布置时，中间部分分别在转角处纵横向布置两片剪力墙，墙厚300mm；两端翼沿处电梯间设为井筒，墙厚250mm。框架柱截面尺寸最大为1150x1150，最小为400x400，墙柱混凝土强度等级：C50-C30。2#附属用房部分框架柱截面尺寸最大为900x900，最小为400x400，墙柱混凝土强度等级均为C30，钢筋采用HRB400级钢筋。

一般框架梁截面尺寸为300x800～250x700，左右两端翼沿处E轴～G轴跨度为21m的框架梁截面尺寸为400x1500，混凝土强度等级均为C30，钢筋采用HRB400级钢筋。

2.3 附属用房部分

附属用房设有会议室和餐厅，通过变形缝分为两个部分。会议室部分为框架结构，总高度为13.9m，最大跨为18.3m，属大跨度框架，故其抗震等级为三级；餐厅部分为框架-剪力墙结构，为满足餐厅对大空间的需求，同时保证地下室部分车库的正常使用，该部分结构落地剪力墙较少，导致结构地震倾覆力矩计算结果对结构计算中框架剪力墙中的框架抗震等级产生影响。根据规范规定，底部框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，框架-剪力墙结构框架部分的抗震等级应按框架结构确定，故该结构中框架部分的抗震等级为三级，剪力墙的抗震等级与其框架的抗震等级相同。

3 结构计算

本工程建筑结构安全等级二级，结构设计使用年限50年。±0.00以上砼结构环境类别一类，地下室及屋面露天构件砼结构环境类别为二a类。耐火等级为地上一级，地下一级；本工程的抗震设防类别为标准设防类（丙类），抗震设防烈度为六度（第一组），设计基本地震加速度为0.05g，场地类别为Ⅱ类。基本风压为0.3kN/m2，场地地面粗糙度类别为C类。

本工程采用PKPM建模，通过SATWE（墙元）结构分析程序对主楼、附属用房分别进行结构计算与分析，结构嵌固端为地下室顶板。本工程中任一独立结构单元，其结构平面形状都较为简单规则，竖向体型也较为均匀，故整体计算结果较为理想。如表1为1#主楼部分结构自振周期，结构第一～六振型均为平动振型，第七振型为转动振型，周期比为0.732。主楼在多遇地震作用下其他主要计算结果如表2所示，由表中数据可以看出，结构在多遇地震作用下各计算指标均满足相应规范要求。

4 结构设计特点

（1）为了减轻结构自重，避免布置过多次梁，从而影响机械式立体车库的使用，地下室二层及地下室一层楼板采用BZS空腹复合楼板。BZS空腹复合楼板是采用预制的填充模盒为内模，填埋于砼楼板内所形成的复合空腹楼板。填充模盒采用轻质耐火材料预制，施工时起到内模板的作用，施工完成后留在楼板内与钢筋砼楼板结构组成空腹复合楼板，使楼板具有更高的经济指标、更好的受力性能、更长的耐火极限，大大提高楼板的隔音、隔热、减振、节能及环保性能。

现浇空腹复合楼板板厚为400mm、500mm和600mm三种，三种厚度的现浇箱型板上板厚均为80mm，箱型板下板厚均为70mm。

由于空腹复合楼板采用的模盒施工技术不同于普通施工技术，施工时应注意以下问题：a.模盒的排放应整齐，位置偏差不得大于5毫米，同时应综合考虑楼板预留孔位置，以孔留處少切断板肋受力主筋为原则；b.空腹楼板肋梁宽度均较小，为保证砼浇灌质量，对砼骨料有严格要求，碎石最大粒径不不宜超过16mm，不应超过30mm，以瓜米石做骨料为最佳；c.砼振捣时应采用50及30棒配合使用，对较小的密肋及板底应采用30棒振捣，面层砼可采用平板振动器振捣。凡振动棒能到达的地方均应振捣到位，振捣时间应较普通楼板适当延长，确保砼密实；d.砼浇筑应采用二次浇筑，一次成型，切勿一次用砼将肋和面板覆盖。一次浇筑肋（约2/3肋高）和下板（箱型板）；二次浇筑面板成型。endprint

（2）2#附属用房餐厅部分，横向框架最大跨度为25.2m，纵向框架最大跨度为21m，且纵向框架局部为单跨。为增强结构整体性，保证梁挠度满足规范要求，横向跨度为25.2m的相邻两框架柱之间不拉设框架梁，纵向框架梁及次梁截面尺寸均为400x1500，次梁每2.1m布置一颗，楼板为单向板，板厚150，采用双层双向配筋。

5 基础设计

根据岩土工程勘察报告，本工程所在地区地貌类型为溶蚀残丘地貌，拟建场地处于溶蚀残丘坡顶及坡脚的平坦地带。场地地势高，无常年面水流流经场地，地表调查范围内未见河流、湖泊。故不用考虑抗浮验算。

拟建场地出露地层为第四系（Q）和三叠系下统大冶组石灰岩（T1d）。由新到老分述如下：（1）杂填土：杂色，主要为拆迁房屋弃渣、砖块、碎石、粘土等构成，碎石含量60～90%。为新近填土，结构松散，厚度差异大。（2）红粘土：褐黄色，稍湿，硬塑，主要成份为粘土矿物，包含物为铁锰质结核，系灰岩残积而成，局部保留有原岩结构特征。（3）中风化石灰岩：分布于整个建筑场区范围内，灰色，薄至中厚层状，按坚硬程度划分为较硬岩，岩体为层状结构，较破碎。岩体基本质量等级为Ⅳ级。

本工程地基基础设计等级为乙级。由于地下室开挖后，基岩完全出露，故采用中风化石灰岩为持力层，地基承载力特征值fa=2900KPa，基础形式为独立柱基。基础埋置深度嵌入持力层大于0.50m并满足稳定性及构造要求。独立基础的计算应满足现行规范GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》相关要求，但当基础至于完整或较完整的硬质岩石地基上时，独立基础台阶宽高比不宜大于1，可采用下列公式验算柱边或变阶处基础的受剪承载力：

式中：V-相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反里产生的截面剪力设计值；

Βhs-截面高度影响系数；

ft-混凝土轴心抗压强度设计值；

b-基础受剪截面的宽度；

h0-基础受剪截面的有效高度；

λ-基础台阶宽度于台阶高度之比。

上述公式为《贵州建筑地基基础设计规范》中用于验算地基基础受剪承载力的公式，该式充分考虑了贵州地区特殊的地质条件，是贵州省多年的建筑地基基础工程实践经验的总结。与国标中所给公式相比，该公式更适用于对贵州地区地基基础受剪承载力的验算。在保证安全的情况下，在贵州地区采用该公式经济性更好。

参考文献：

[1]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]GB50010-2010.混凝土結构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4]GB50009-2012.建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[5]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[6]DB22/45-2004.贵州建筑地基基础设计规范[S].贵阳：贵州省住房和城乡建设厅，2004.endprint