浅谈某配餐楼结构设计

丁 佳

中国航空规划设计研究总院有限公司 北京 100120

正文：

1.工程概况

某配餐楼位于北京，总建筑面积18328.63m2，地上三层，局部地下一层，地下一层、一层、二层层高均为5.5m，三层4.5m，出屋面层3.0m，建筑高度22.3m。建筑主体平面呈矩形，东西轴线长88米，南北轴线宽64米，主要轴网尺寸8mx8m。建筑性质为多层厂房。

2.设计参数

主体结构设计使用年限为50年，安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类，结构重要性系数为1.0。拟建场区的抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，建筑场地类别为III类。场地多遇地震特征周期为0.55s，设计基本地震加速度值为0.20g。地面粗糙度类别为B类，基本风压0.45kN/m2，基本雪压0.40 kN/m2。框架抗震等级为二级，抗震构造措施为二级。

3.上部结构设计

3.1 结构体系及荷载

本工程为多层厂房，结构较规则，采用现浇钢筋混凝土框架结构。配餐楼工艺复杂，荷载较大，楼面活荷载为1t/m2，各类库房、厨房等楼面活荷载为1.5t/m2，水处理间为3.5t/m2。

3.2 计算

3.2.1 嵌固端的选取

分别将嵌固端选取在基础顶和地下室顶进行计算，比较后发现嵌固在地下室顶时，地下一层框架梁及框架柱配筋较大，而嵌固在基础顶时，配筋较小，地下一层框架柱基本为构造配筋。因此取包络设计，嵌固端选择在地下室顶板。同时，根据抗震规范，对地下室顶板采取了以下措施：

（1）地下室楼板混凝土强度等级为C35，厚度取为180mm，采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率均不小于0.25%，以增加楼层平面刚度；

（2）地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除符合计算要求外，均不小于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍，增加侧向刚度，通过配筋增大柱截面实际受弯承载力, 确保塑性铰只出现在上柱底部截面。

（3）无地下室部分的柱子在双方向均设置基础拉梁，确保楼层整体性。

3.2.2 计算结果

配餐楼设备多，荷载大，专业管线错综复杂，要在层高有限的情况下保证净空，对梁高的限制比较大，为保证配筋率，受力筋均采用四级钢。经计算，将框架梁截面降到750mm，结构无不规则项且给各专业管线留出足够的排布空间。

4.地基基础设计

4.1 工程地质概况

根据勘察报告，拟建场地勘察深度范围内表层为人工填土层，其下为黏性土、粉土，再下为一般第四系冲洪积成因的黏性土、粉土及砂类土。拟建场地内除存在地面沉降外，无其它不良地质作用，地基土不液化。拟建场地地基土的标准冻结深度为0.8m。地下土对混凝土结构具有微腐蚀性。

4.2 基础设计

本工程地基基础设计等级为二级，基础形式：地下室部分采用筏板基础，无地下室部分采用独立基础。

4.2.1 计算承载力及沉降

地下室筏板基础持力层为2层黏质粉土—砂质粉土(fka=120kPa)或21层黏土—重粉质黏土(fka=90kPa)，计算时地基承载力特征值均取较小值90kPa；无地下室部分独立基础持力层为2层黏质粉土—砂质粉土(fka=120kPa)。由于上部结构荷载较大，且基础形式不同，经计算，天然地基承载力无法满足要求且独立基础沉降量较大，需进行地基处理。

4.2.2 筏板下换填法地基处理

换填法是将基础底面以下一定范围内的软弱土挖去，然后回填强度高，压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料的方法，适用于处理范围较大，深度不大，土质较差，无法直接作为基础持力层的情况。

垫层按换填材料的不同分为多种，其中2:8或3:7灰土垫层和级配砂石垫层在工程中最为常用：灰土垫层具有一定的强度，水稳定性和抗渗性；级配砂石垫层提高了地基承载力，减少沉降，由于砂石透水性大，可做良好的排水层，还可以加速软弱土层的排水固结。地下室筏板下采用级配砂石换填，压实系数不小于0.97。根据规范，修正后的地基承载力公式为，其中，经过地基处理的基础承载力修正系数ηb=0，ηd=1.0。配餐楼筏板底标高-6.9m，标准组合下基底最大压力fa=324kPa，带入公式计算得，处理后的地基承载力标准值≥250kPa。

4.2.3 独基下CFG桩复合地基处理

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接，荷载由桩与桩间土共同承担。因其能有效提高承载力，减小沉降，且施工工艺简单，造价低，已经成为一种较为常见的地基处理方式。

根据《建筑地基处理技术规范》，复合地基承载力特征值计算公式为：，式中单桩承载力发挥系数λ、桩间土承载力发挥系数β均取0.9，桩径取400mm，桩截面积Ap=0.1256m2，按桩间距4d、正方形布桩，则置换率m=4.9%。

独立基础底标高为-5.0m，考虑基础下100mm厚垫层和200mm褥垫层厚度，CFG桩桩顶标高为-5.3m，桩顶土层为2层粘质粉土-砂质粉土层(fsk=120kPa)，有效桩长取20m，桩端持力层为5层细砂层。单桩竖向承载力特征值为经计算Ra可取670kPa。带入公式可得复合地基承载力特征值为338kpa，取fspk=300kpa。经验算，承载力满足要求且最终沉降量S=16mm＜30mm，相邻柱基的沉降差满足允许值0.002L。故要求独立基础下CFG桩处理后地基承载力特征值不小于300kPa，并由具有相应资质的地基处理设计单位进行二次设计。

5.结论

有局部地下室的结构嵌固端选取在地下室顶时，地下一层框架柱及框架梁配筋较大，为包络设计，但因基础形式不同，需采取构造措施增大楼层刚度和结构整体性；天然地基承载力较低且沉降较大时需进行地基处理，不同基础形式可选取不同的处理方式，筏板下采用换填法，独基下采用CFG桩复合地基处理，能有效提高承载力并减小不同基础间的沉降量。