建筑设计论文发表结构设计方向范文

　　【摘要】：建筑设计是工程建筑的开始，好的设计才有完美的建筑。本文发表在《中华建设》上，是建筑设计论文发表范文，文章从概念上分析了某多塔楼底部两层商业裙房项目设置抗震缝的几种可能性及其优劣，并对其设置抗震缝后各结构单元的抗震设防类别、抗震等级及基础形式进行了分析。

　　【关键词】：抗震缝、抗震设防类别、抗震等级、CFG桩复合地基

　　1工程概况：

　　本工程位于河南省郑州市，北面是商都路，南面是宏伟街，西面是十里铺街。地下共两层，为地下车库和设备用房，其中地下二层部分为人防工程。地上南端四角各有一栋13层的写字楼，分别为B、C、D、E座，地上13层，建筑高度57米;北端临商都路为一栋14层写字楼，为A座，地上14层，建筑高度59米。A座塔楼与B～E座塔楼地上部分无裙房连接，B～E座塔楼之间地上一、二层为商业裙房相连。总建筑面积16万平方米 ，基底面积：1.3万平方米，配套商业建筑面积为2.1万平方米，配套写字楼建筑面积为9.4万平方米，配套公寓式酒店建筑面积为2100平方米。裙房屋面为种植屋面，裙房中庭顶部为玻璃采光顶，直径23米。A～E座塔楼采用框架抗震墙结构;商业裙房为现浇钢筋混凝土框架结构;地下车库采用现浇钢筋混凝土框架结构。

　　本工程抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.15g,设计地震分组为第二组，场地类别Ⅲ类，场地特征周期0.55s，结构阻尼比0.05。

　　2主体结构方案分析：

　　2.1地下室：

　　由于本场地地下水位较高，根据相关工程经验，地下室部分不设置永久结构缝，地下部分连成一体，南北向长度221.5米，东西向长度155米。为防止混凝土结构超长产生收缩裂缝，可采用增大配筋率、增设后浇带、掺加膨胀剂及加强养护等措施。

　　2.2 A～E座塔楼：

　　根据建筑平面图，塔楼除核心筒位置处，在其余位置布置剪力墙将极大的影响建筑立面造型及各层建筑使用功能，因此塔楼结构采用框架-核心筒结构。除A座塔楼在南北两端各布置一跨开洞剪力墙外，B~E座塔楼均只在核心筒布置剪力墙。

　　2.3 B～E座塔楼与裙房

　　建筑平面图

　　B～E座塔楼建筑功能为写字楼，通过一层、二层商业裙房将其连接为整体，结构的处理上有以下三种方案：

　　方案一：B～E座塔楼与裙房间不设缝，采用大底盘多塔楼结构形式。

　　该方案优点是裙房与B～E座塔楼间不需要设置结构缝，不需要增设双柱，对建筑功能影响较小，对建筑平面及建筑立面效果无影响;不设置永久性结构缝便于实现裙房中庭顶部玻璃采光顶。该方案存在问题是由于塔楼与裙楼连为一体，形成大底盘多塔楼的复杂结构，属于《建筑抗震设计规范》规定的复杂高层建筑。由于地上部分不设置永久性结构缝，底部一层及二层楼板长度最大达160米，远远超过规范限值，施工及使用时的混凝土伸缩裂缝难以有效控制。

　　方案二：沿裙房中轴线设置十字形抗震缝，形成B～E座共四个带2～4跨裙房的独立结构单元。

　　该方案优点是由于设置了十字形抗震缝，避免了大底盘多塔楼复杂结构的出现，形成的各结构单元结构形式相对简单明确;一层及二层楼板由抗震缝划分成四块，楼板最大长度方向为78米，虽然仍属于规范规定的超长结构，但是易于采取适当措施控制混凝土伸缩裂缝。该方案存在的问题是由于抗震逢位于裙房中轴线，设置双柱将影响建筑功能使用;结构缝的存在影响建筑楼面美观及建筑立面效果;由于塔楼连接部分裙房，出现塔楼偏置，不利于结构抗震，属于《建筑抗震设计规范》规定的严重不规则建筑;由于结构缝穿越裙房中庭位置，将出现较多大悬挑构件，不利于建筑美观。由于采光中庭被结构缝分开，中庭顶部玻璃采光顶难以实现。

　　方案三：塔楼与裙房间设逢脱开，形成B～E座及裙房共5个结构单元(中间裙房形状为+字形，范围为主楼以外的全部范围)。

　　该方案由于设置了抗震缝，避免了大地盘多塔楼复杂超限结构的出现，使各结构单元结构形式简单明确，受力合理，符合结构概念设计要求，经济性好;裙房为整体结构，避免了出现大量大悬挑构件，保证了中庭屋面采光井玻璃顶及屋面景观设计的实现;该方案存在的问题是需要在设逢位置局部增加框架柱;结构缝的存在影响建筑楼面美观;裙房长度100米左右，超过规范限值，裂缝控制应采取添加膨胀剂等更严格措施。

　　根据上述第一种方案的初步计算结果，在考虑偶然偏心的规定水平力作用下结构扭转位移比达1.46，属于严重不规则方案，结构抗震不利，经济代价较大。上述第二种方案，由于影响建筑立面效果、不利于屋面采光顶的设计施工，且无法有效降低工程造价，不属于优选方案。根据计算结果，并与建设方充分沟通后，本工程最终采用上述第三种结构方案。

　　3抗震设防类别及抗震等级的确定

　　根据《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)的相关规定，本工程一、二层裙房商业建筑面积约2万平方米，超过了规范规定的一个区段1.7万平方米的限值，属于重点设防类建筑。需要注意的是，本工程虽然选择了设置抗震缝将B～E座塔楼及裙房分别脱开的结构方案，但由于建筑功能的需要，各塔楼及裙房之间互相借用了疏散通道，根据中国建筑科学研究院《房屋建筑抗震设计常见问题解答》第3.4条的相关说明，本工程设置抗震缝后，B～E座地下二层～二层及商业裙房建筑抗震设防分类为重点设防类(乙类);其余部分建筑抗震设防分类为标准设防类(丙类)。由于塔楼高度均不超过60米，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.1.2条注4，塔楼的抗震等级可按照框架-抗震墙结构确定其抗震等级。本工程A座结构抗震等级为：地下二层抗震墙等级为三级，框架等级为三级;地下一层抗震墙等级为二级，框架等级为三级;地上部分抗震墙等级为二级，框架等级为三级。B～E座结构抗震等级为：地下二层抗震墙等级为二级，框架等级为三级;地下一层抗震墙等级为一级，框架等级为二级;一层及二层抗震墙等级为一级，框架等级为二级;三层及以上抗震墙等级为二级，框架等级为三级。商业裙房抗震等级为：地下二层框架等级为三级，其余楼层框架等级为二级。无地上结构部分地下车库抗震等级为：地下二层框架等级为三级，地下一层框架等级取为与相邻最近的主楼地下一层框架抗震等级相同。

　　4基础选型

　　根据现有建筑竖向图，基础底高程约为84.000米，持力层为第4层粉土或第5层细砂，其承载力分别为130kPa和170kPa。其下卧层第6层及第7层承载力为100kPa和120kPa。地下水抗浮水位高程为89.000米。

　　A～E座塔楼柱距不规则，且抗浮水位较高，结合地勘报告建议，基础形式采用CFG桩复合地基筏板基础。裙房地基基础可采用CFG桩复合地基独立基础加抗水板或筏板基础。当采用独立基础加抗水板时，根据抗浮计算结果，部分受力较小框架柱下须设置抗拔桩，工期较长且造价增加。综合比较后，裙房基础采用天然地基上的筏板基础，柱下设置柔性下柱墩抗冲切。采用筏板基础有利于调节塔楼与裙房的高度相差较大引起的基础差异沉降，且缩短了工期，降低了地下工程综合造价。经计算塔楼部分地基最终沉降量约为18mm，裙房部分地基最终沉降量约为15mm，均满足规范要求。

　　5结论

　　根据新的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.4.5条及其条文解释，防震缝可设可不设时，不设缝。但这仅仅是从抗震的角度进行分析，当结构超长，或体系复杂容易形成大底盘多塔楼等复杂结构且造价增加较大时，为了减少使用中的伸缩裂缝、减少不均匀沉降或降低造价，还是应该结合建筑物的具体情况合理设置防震缝。这时，应注意考虑设逢后各单体的扭转效应，并按照规范要求确定合理缝宽，使防震缝两侧结构在预期的地震(如中震)下不发生碰撞或减轻碰撞引起的局部损坏。对于设逢后各单体的基础形式，应结合地质情况合理分析，调整其沉降差，综合考虑工期、材料及人工成本，选择相对经济合理的地基基础形式。

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