某辦公樓超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

【關(guān)鍵詞】辦公樓；超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫 

　　0.前言 

　　隨著建筑行業(yè)呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的發(fā)展，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)頻頻出現(xiàn)。為了滿足人們對(duì)建筑工程的新要求、新理念，這類建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常都是一種不設(shè)縫設(shè)計(jì)模式，但就實(shí)際工程施工而言，比普通結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫。因此就目前的工程項(xiàng)目施工分析探討，如何從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工等各方面合理科學(xué)的做到良好的裂縫控制是目前設(shè)計(jì)工作人員研究的主要重點(diǎn)，也是工程項(xiàng)目重中之重。 

　　1.超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)概述 

　　在我國(guó)現(xiàn)階段建筑工程項(xiàng)目中，多數(shù)地下工程、公共建筑和辦公建筑因?yàn)榻ㄖ�立面、防水和自身平面結(jié)構(gòu)中存在一定差異而無(wú)法設(shè)置科學(xué)、合理的變形縫，與此同時(shí)，其在施工的過(guò)程中長(zhǎng)度與寬度也超出了國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，這種工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)便是目前我們常說(shuō)的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)作為無(wú)縫設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，對(duì)于施工以及設(shè)計(jì)而言都存在著一定的困難，如果處理不好，極容易造成工程施工質(zhì)量影響和事故，甚至造成使用功能難以發(fā)揮，引起結(jié)構(gòu)安全事故。 

　　2.工程概況 

　　本項(xiàng)目為高層辦公樓結(jié)構(gòu)，是一種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，但是在設(shè)計(jì)中卻不曾采用設(shè)縫結(jié)構(gòu)形式，其中長(zhǎng)約為117.2米，這種長(zhǎng)度的存在嚴(yán)重的超出了建筑規(guī)范要求設(shè)置變形縫距離的要求，而建筑面積總數(shù)為35860平方米，其中在工程項(xiàng)目中，地上建筑面積約占30431米，而地下層數(shù)則只有1層，對(duì)于面積占用也較低。主樓均含裙房及地下室，樓板采用現(xiàn)澆梁板體系，不規(guī)則平面。樓蓋采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板。 

　　2.1場(chǎng)地自然條件 

　　①素填土，厚度約0.2～4.20m；②粉質(zhì)粘土，厚度約0.4～10.50m；③粘土混卵石，厚度約0.4～3m；④泥質(zhì)粉砂巖，該層揭露最大厚度為16.7米。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該層厚度大于100m。 

　　2.2抗震設(shè)防 

　　本建筑抗震設(shè)防類別為丙類，所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，特征周期T=0.35s。框架及剪力墻按抗震等級(jí)均為三級(jí)。 

　　3.結(jié)構(gòu)選型以及計(jì)算 

　　本工程的頂部樓層是受局部溫差影響較大，本工程結(jié)構(gòu)根據(jù)建筑物的地面高度以及體型特征，辦公樓選用框架一剪力墻結(jié)構(gòu)形式。本工程結(jié)構(gòu)計(jì)算程序采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的PKPM系列高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE，建立包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體模型，進(jìn)行受力性能分析，其中框架粱柱采用桿單元，樓板采用殼單元來(lái)進(jìn)行模擬。殼單元按控制最大邊長(zhǎng)不大于1.5m進(jìn)行劃分網(wǎng)格，以使桿單元與殼單元能協(xié)調(diào)變形，達(dá)到共同工作效果。同時(shí)，PKPM設(shè)計(jì)中采用調(diào)低支座負(fù)筋增大梁底鋼筋的方法處理；在抗震計(jì)算中對(duì)高層部分進(jìn)行空間分析，按扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解法計(jì)算雙向地震力，計(jì)算中同時(shí)也考慮了偶然偏心影響。 

　　4.超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

　　本超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)為滿足建筑功能要求，不設(shè)伸縮縫。由于其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度已超出《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范}（GB50010-2010）中規(guī)定不需要設(shè)置伸縮縫容許值，為減小溫度作用和收縮變形對(duì)本超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響以及防止裂縫的產(chǎn)生，本工程設(shè)計(jì)時(shí)采取了相對(duì)應(yīng)的措施。 

　　4.1材料選取 

　　由于本樓超長(zhǎng)，全樓采用摻Ds―U膨脹纖維配制的補(bǔ)償收縮混凝土�；�礎(chǔ)底板及樁承臺(tái)選用c30級(jí)防水砼。地下室（-0.05以下）外墻側(cè)壁選用C30級(jí)防水砼，抗?jié)B標(biāo)號(hào)P6。剪力墻、框架柱對(duì)于標(biāo)高-0.05以下選用CA5混凝土，對(duì)于標(biāo)高-0.05～19.750選用CA5混凝土，對(duì)于標(biāo)高19.750以上則選用C30混凝土。樓層梁、板對(duì)于標(biāo)高-0.05及標(biāo)高55.80采用C40混凝土，標(biāo)高65.30在4～7軸問(wèn)采用C40混凝土，其余均采用C30混凝土。樓梯均采用C30混凝土�；�礎(chǔ)墊層100厚，選用C15素混凝土。在通常情況下，預(yù)應(yīng)力是可以解決的，算一下溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力用預(yù)應(yīng)力抵消。同時(shí)對(duì)于采用微膨脹劑也是可以的，注意外加劑質(zhì)量，目前外加劑市場(chǎng)魚(yú)龍混雜，假貨多余真品，外加劑用不好會(huì)起副作用。 

　　4.2基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 

　　本工程裙房基礎(chǔ)采用樁長(zhǎng)l5米，直徑500mm的鉆孔灌注樁加承臺(tái)，單樁承載力特征值ll60kN；主樓基礎(chǔ)采用樁長(zhǎng)30米，直徑500mm的鉆孔灌注樁加承臺(tái)，單樁承載力特征值2050kN，樁端持力層均為泥質(zhì)粉砂巖。 

　　4.3構(gòu)造措施 

　�。�1）設(shè)置后澆帶。留后澆帶是超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常采用的行之有效方法。后澆帶應(yīng)通過(guò)建筑物的整個(gè)橫斷面，分開(kāi)全部墻、梁和樓板，后澆帶可以選擇在結(jié)構(gòu)受力影響較小的部位曲折通過(guò)，不要在一個(gè)平面內(nèi)，以免全部鋼筋都在同一部位內(nèi)搭接。主樓內(nèi)8～9軸線設(shè)置一條寬800mm的后澆帶（待施工完30天后用高一個(gè)標(biāo)號(hào)混凝土澆筑），后澆帶內(nèi)鋼筋宜采用搭接接頭，4～5軸及12～13軸線間設(shè)置寬2000mm的膨脹加強(qiáng)帶（高一個(gè)標(biāo)號(hào)混凝土連續(xù)澆筑）。主樓及群房的后澆帶待主樓結(jié)構(gòu)主體完工后用提高5MPa不收縮混凝土澆注.主摟內(nèi)兩條后澆帶待施工完30天后用提高5MPa不收縮混凝土澆注。 

　�。�2）配置構(gòu)造鋼筋。適當(dāng)增加一層及頂層的樓板配筋率，配雙層雙向鋼筋網(wǎng)片，直徑不小于10mm，間距不大于200mm�？蚣芰杭按瘟褐信渲秘炌ㄤ摻�，同時(shí)加強(qiáng)樓板開(kāi)大洞處梁腰筋構(gòu)造。 

　�。�3）無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋配置。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，通過(guò)在樓面粱和樓板中張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，在樓板中建立約2.4～2.8MPa的平均有效預(yù)壓應(yīng)力。因此，本工程在一層及屋面層縱向框架粱中增加設(shè)置無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。一層及屋面層板中沿縱向增加sl5.2無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋間距550mm在板中直線均勻布置，設(shè)置張拉控制應(yīng)力的時(shí)候容易造成施工應(yīng)力張拉現(xiàn)狀。 

　　4.4張拉工藝技術(shù)要點(diǎn) 

　�。�1）由于本工程荷載和結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，預(yù)應(yīng)力梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力數(shù)量種類較多。固定端采用了擠壓式錨具，錨具采用M15系列夾片式錨具，錨具性能應(yīng)符合國(guó)標(biāo)《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具及連接器》。 

　　（2）在梁后澆帶處或梁面張拉槽處，先按張拉變角塊所需的空問(wèn)以及盡量少斷鋼筋的原則排好普通鋼筋，對(duì)割斷鋼筋采取增加相應(yīng)搭接筋進(jìn)行樸強(qiáng)。后澆帶及梁面張拉槽處張拉端的詳細(xì)構(gòu)造設(shè)計(jì)。 

　�。�3）本設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力梁采用一端張拉或兩端張拉，預(yù)應(yīng)力筋與非預(yù)應(yīng)力筋沖突處，非預(yù)應(yīng)力筋可以適當(dāng)移位。 

　�。�4）根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，各個(gè)區(qū)域進(jìn)行分開(kāi)張拉，先張拉次梁，后張拉主梁。這主要防止主梁反拱抬起未張拉的次梁，從而致使后者的開(kāi)裂。 

　　5.結(jié)語(yǔ) 

　　在超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)通過(guò)有效的分析與計(jì)算，在綜合考慮各種不利影響因素對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和裂縫的影響之下做出科學(xué)的分析和判斷，盡可能的調(diào)整建筑平面尺寸和結(jié)構(gòu)布置，采取有效的技術(shù)措施和可靠的構(gòu)造措施，進(jìn)而節(jié)省工程造價(jià)和縮短工期。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中當(dāng)必須設(shè)置施工縫的時(shí)候則需要保證必要的縫寬，以防止發(fā)生碰撞破壞現(xiàn)象。[科]