广场结构设计思路及其要点探讨

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　　摘要：本文通过结合实践经验，提出大型广场上部结构的设计技术，以及对于大体量、超长度广场的结构不设变形缝处理所采取的一些有效结构构造措施的方法。
　　关键词：建筑结构；结构设计；广场设计；超长结构
　　Abstract: this paper, combined with the practice experience, and puts forward the design of the large square upper structure technology, and DaTiLiang, super length for the structure of the square is not set up to deal with deformation cracks some effective measures of the structure method.
　　Keywords: building structure; Structure design; Square design; Super-length structure
　　中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
　　
　　 工程概况
　　 某大型广场集商场、娱乐、写字楼和住宅楼等于一体的多功能综合性大厦，占地面积7134m2，总建筑面积为78251m2，有两层地下室，1~4层为裙房用作大型商业中心，有两栋单塔和一栋双塔组成的公寓用房。
　　 上部结构设计要点
　　 （1）针对目前广场设计情况来看，广场的建筑层数一般都是低层，所以其建筑结构设计方案适宜选择了钢筋混凝土框架结构。这主要是考虑到以下几点：1）对于广场这些低层建筑来说，如果采取框架结构，其造价较低而且取材容易；2）框架结构平面布置灵活方便，可有效地提供较大的空间，并且可以任意调整空间格局，因此比较适合有大开间要求的商场；3）框架结构其强度较大、刚度大、耐火性和延性良好以及抗震性能较好；4）框架结构在施工方面技术成熟，是现在比较常用的结构形式。
　　 广场所选取的结构方案应当在柱网布置上力求整齐统一，以利于构件的统一化，方便施工同时满足经济跨度。根据规范规定，对于商场中部可按需要设置变形缝。对于梁板柱截面的取值情况分别为：板分别按单向板h≥L/30，双向板考虑h≥L/40，同时需要满足最小截面高度的构造要求；梁次梁按h= L/18~L/12；框架梁的截面按h=L/8~L/14确定截面尺寸；柱的截面按轴压比确定，各层的重力荷载可近似取14 kN/m2，按式AC≥1.2 N/fc进行估算。
　　 （2）对于塔楼来说其必须满足抗风、抗震的要求，同时考虑到建筑高度要求，适宜采用框架—剪力墙结构和剪力墙结构体系。由于框架—剪力墙结构有较大的柱突出室内，不利于房间家具的布置，故不适宜高层住宅，而用于要求房间净空较大的办公楼较多。
　　 剪力墙结构在高层建筑中，为承受垂直力及水平力的主要受力构件，该类结构类型对于室内没有突出的柱，适合于住宅的建筑平面功能要求，而且剪力墙具有良好的抗震性能，较好的经济技术指标，故对于高层公寓适宜选择剪力墙结构为主的结构形式。另外，对于塔楼结构方案设计来说，为了避免结构刚度过大，造成材料用量增加，地震荷载加大上部结构和基础设计困难，除以对楼、电梯间布置结构剪力墙核心筒外，还需另外在结构承受竖向荷载和平面形状变化处，沿轴线布置互相垂直的剪力墙。总的来说，剪力墙的布置适宜均匀、分散、对称，墙肢长度L为:墙宽/墙厚≥3，且8 000 mm>L>500 mm的受力良好的小墙肢。尤其是对于广场这种底部大空间结构来说，应当在底部大空间层的边、角部位布置垂直的剪力墙，以有效地增加大底盘的竖向刚度和抗扭刚度。通过增加大底盘的附加剪力墙,使转换层的上、下刚度变化控制在允许范围内。同时布置剪力墙的数量应当控制在结构受力合理和经济适用的范围内。通过工程实践表明，对于剪力墙的合理数量按根据下式来计算确定，(Aw+Ac)/Af= 3% ~ 5%，Aw/Af= 1.5% ~ 2.5%，其中式中Aw—剪力墙截面面积；Ac—柱截面面积；Af—楼面面积。
　　 （3）结构型式选取。广场结构型式的选择在必须满足结构受力要求的前提下，还应考虑该工程的使用功能、设备安装及地面周边环境要求。为此设计根据不同区域对空间高度使用要求的不同，在确保结构受力安全、可靠的条件下，商场底板可选用了梁板式结构型式，而对于商场中心区域顶板则可以考虑选取无梁楼盖、周边区域选用了井字型梁板结构型式。同时在控制结构稳定方面，结合广场的结构抗浮计算和不均匀沉降的计算，可根据地质条件情况而对广场基础处理上选择了桩基础的结构型式，这样既能满足结构抗浮要求、又可控制结构的不均匀沉降。另外，为减少桩基在施工过程中对周边已有地下建筑物的影响。
　　 （4）主体结构设计。对于广场的顶板结构设计，为了有效地保证广场使用面积和净空高度、商场设备用房和内部设备管道的穿越以及广场地面建筑对顶板的受力要求，商场顶板设计选用两种结构形式，即中间商场使用部分为无梁楼盖形式，板厚550mm，柱帽尺寸为4000mm x 4000mm，周边设备用房部分为井字型梁板式结构型式，沿地下商场周边约25m范围，顶板厚度400mm，主梁断面900mmx 1100mm，次梁断面400mm x 900mm。
　　 对于广场采用无梁楼盖结构的受力形式属“板柱框架”体系，即结构顶板直接作用在柱帽上，顶板荷载通过柱帽、立柱传递到底板及基础上。现浇无梁楼板分有柱帽无梁楼板及无柱帽无梁楼板两种类型，其柱网一般以正方形布置比较经济、且跨度通常为6m左右。广场可以根据功能需要柱网布置有柱帽无梁楼板型式，同时对于柱帽的结构受力计算和构造措施的选用就显得更加重要。根据本工程受力特点及柱网布置要求，首先假定柱帽尺寸，然后通过板截面的抗冲切验算，确定柱帽尺寸。在保证结构受力的前提下，本工程柱帽选用了施工较为方便的倒方角锥型的柱帽型式(见图4)。根据顶板结构以承担垂直静荷载为主的特点，从纵横两个方向将顶板结构划分为柱上板带(以柱中心左右各2. 5m宽度范围)及跨中板带(以跨中Sm宽度范围)，柱上板带作为支承在柱上的连续板带，跨中板带作为支承在与它相交的柱上板带上的连续板带，配筋应当采用弯起式，并考虑抗震构造。
　　 结构受力分析
　　 从结构受力上来分析，为了有效地保证转换层将上部剪力可靠地传递到大底盘剪力墙，将转换楼层设置在大底盘的顶层，以增加转换层的刚度，并且保证转换层的楼板有足够的厚度和强度。从受力特点来看，对于广场这种底部大空间结构来说，其剪力墙结构的受力特性主要是以转换层为界，在上部楼层中各片剪力墙刚度将成比例变化，位移特征相似，在风荷载等水平荷载作用下所产生的水平力大体上按各片墙的等效刚度比例分配；同时对于底部大空间层来说，转换层楼板要完成上下层剪力的重新分配，自身在平面内受力很大，这时楼板有显著的变形。因此，转换层楼板设计必须具有足够的强度和刚度，以满足计算中采用的转换层楼板平面内刚度无限大的假定，使剪力大部分由大底盘中的剪力墙承受。
　　 主楼和裙楼之间协调设计
　　 对于广场设计来说，由于其一般都存在裙楼和塔楼，因此两者之间在设计中如何协调好沉降等问题是设计人员主要考虑的部分之一。在工程设计中，鉴于建筑功能的要求以及考虑到裙房对塔楼的嵌固作用，裙房与塔楼未设结构缝，必须对裙楼和塔楼两者对沉降及温度作用采取加固措施，笔者总结了一些可行的设计措施如下：
　　 （1）同时鉴于在工程实践中对于主楼和裙房均采用端承桩设计时，桩支承在持力层上，故主楼和裙房之间所存在的沉降差较少，故可不设永久沉降缝，而是采用“后浇带”施工办法以解决两部分的沉降差。本工程在塔楼两侧设置两条施工后浇带，在裙房部分加设若干条施工后浇带，以解决施工阶段的沉降差异和施工阶段混凝土收缩变形。
　　 （2）在结构设计中，适当提高板的配筋率，并在楼面板中掺加抗裂抗渗纤维。
　　 （3）对于室外广场部分楼板钢筋适宜采取双层双向并且拉通设计。
　　 结语
　　 通过结合某广场结构设计实践，总结广场设计中一些有价值的设计结论，同时通过实践，笔者对于广场设计方面得出一些心得体会：
　　 （1）对于结构设计专业应当密切地与建筑配合，同时充分考虑到构件的受力情况，围绕建筑结构艺术概念进行结构设计工作；
　　 （2）进行设计工程基础时，应当仔细分析研究工程地质勘察报告，充分理解场地岩土性质，采取因地制宜设计方式，在保证安全可靠、经济合理的设计原则下，对建筑地下室及基础进行优化设计具有极大的经济意义；
　　 （3）对于建筑中平立面及内部空间复杂时，应在结构设计中加强概念设计理念，可以通过结构的构造措施来有效地提高结构安全性；
　　 （4）结构设计时应当根据不同建筑功能而合理地采用不同的结构形式，同时须对不同的结构设计方案进行比较分析，而且还要结合当地的施工技术、建筑材料、习惯做法等。
　　参考文献：
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　　 [2] 王淑婷，王乐生，成丽媛．复杂高层结构设计探讨——侨乡广场结构设计[J]．青岛理工大学学报，2007，（15）：265.
　　 [3] 李昆，张汝田，肖佳，等．五华广场工程结构设计[J]．建筑结构，2006，（05）：78.

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