十堰站前廣場(chǎng)樓蓋結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)

十堰站前廣場(chǎng)樓蓋結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)2/11/2018工程概況2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型1目錄3雙向密肋樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需注意的事項(xiàng)21工程概況1.1建筑布置及功能

工程位于十堰市火車站北側(cè),

地上3層(局部地上1層)、地下2層(局部地下3層與原鐵路地下通道相連)，建筑面積為12萬平方米。

地下室平面尺寸為316m×138m，柱網(wǎng)尺寸基本上為12m×12m；個(gè)別部位因?yàn)槌橹纬?2m×24m柱網(wǎng)。

建筑功能：主要為商業(yè)綜合體、地下綜合交通換乘樞紐和站房候車、進(jìn)出站等圖1

十堰站前廣場(chǎng)鳥瞰圖31工程概況1.1建筑布置及功能1.地下室:(1)±0.000層除少量的商業(yè)外，基本為廣場(chǎng)和市政道路，廣場(chǎng)的覆土厚度為1m～1.5m，較大面積范圍內(nèi)需考慮消防車荷載；(2)地下一層主要為公交車場(chǎng)、商業(yè)、站房候車廳層和下沉式廣場(chǎng)；(3)地下二層為車庫、商業(yè)、設(shè)備用房和下沉式廣場(chǎng)。41工程概況1.1建筑布置及功能2.地上部分：(1)地上3層為商業(yè)用途，屋蓋上覆蓋裝飾鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)架(2)部分地上1層為鋼構(gòu)架5圖2

地上3層建筑圖3

地上1層建筑1工程概況1.2荷載作用1.基本風(fēng)壓：Wo=0.3kN/m2

；2.基本雪壓：So=0.4kN/m2

；3.抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類建筑(乙類建筑)。4、抗浮水位：本工程抗浮設(shè)計(jì)水位在地下二層樓(地)面以下，只有地下三層需考慮抗浮問題，范圍很小。61工程概況1.2荷載作用5.溫度作用：十堰月平均最高氣溫為35℃；月平均最低氣溫為-7℃，考慮結(jié)構(gòu)合攏溫度為10℃~20℃，考慮室內(nèi)外溫差：夏季為10℃，冬季為15℃，混凝土收縮等效溫降-4℃，對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)考慮溫度作用時(shí)計(jì)算溫差如下：混凝土結(jié)構(gòu)：室內(nèi)：正溫差取8℃；負(fù)溫差－11℃室外：正溫差取10℃；負(fù)溫差－15℃鋼結(jié)構(gòu)：正溫差取25℃；負(fù)溫差－27℃6.豎向荷載：在±0.000由于覆土厚，消防車道范圍較大等原因，荷載較大。其他部位除地下機(jī)械停車庫和公交車場(chǎng)荷載較大外，其余活載一般。71工程概況1.3整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.柱網(wǎng)規(guī)則:如前所述，柱網(wǎng)尺寸基本上為12m×12m；個(gè)別部位因?yàn)槌橹纬?2m×24m柱網(wǎng)。2.地下室建筑面積大，且為超長無縫結(jié)構(gòu)(1)本工程主要建筑功能和面積位于地下室，南側(cè)地下室在地下二層樓(地)面與室外地面齊平，無擋土外墻；(2)北側(cè)地下室雖然目前為全地下室，但今后與二期地下室相連(結(jié)構(gòu)上設(shè)縫分開)，僅一半?yún)^(qū)域設(shè)置永久性地下室外墻，其余為臨時(shí)性擋墻；(3)東西兩側(cè)設(shè)置為永久性的地下室側(cè)壁。(4)地下室不分縫，平面尺寸為316m×138m，為超長無縫結(jié)構(gòu)。81工程概況1.3整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3.豎向荷載大：如±0.000廣場(chǎng)部分覆土厚度1m～1.5m，市政道路及消防車道活載大。4.地下室樓層標(biāo)高變化較大，各層主要標(biāo)高如下：地下二層：-11.750、-12.000、-13.250；地下一層：-5.750、-6.100、-7.250；±0.000層:

2.600、1.650、±0.000。92地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.1樓蓋結(jié)構(gòu)的類型及特點(diǎn)平板體系(無梁樓蓋)體系樓蓋結(jié)構(gòu)類型主次梁樓蓋體系雙向密肋樓蓋體系102地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.1樓蓋結(jié)構(gòu)的類型及特點(diǎn)樓蓋體系經(jīng)濟(jì)適用范圍結(jié)構(gòu)高度特點(diǎn)(1)柱距：平板體系

4.5～7.2m(RC)；7.2～10.5m(PC)(板柱)

(2)

13.5m(1)樓蓋結(jié)構(gòu)高度小，施工方便。(2)對(duì)整體結(jié)構(gòu)剛度貢獻(xiàn)小，抗震性能較差；(3)混凝土折算厚度大；(1/30～1/45)L最大柱距：設(shè)置柱帽后(3)雙向柱距相等或比較接近；(1)承載能力大；(1)主次梁高相同，次主次梁體系(1)柱距：9～12mx13.5～18m(PC)；

梁跨度沿長跨方向；

(2)對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度貢獻(xiàn)大；(2)最大跨度21～36m(2)主梁變形控制在次

(3)結(jié)構(gòu)受力清晰，傳力途徑明確、直接。梁變形的1/2～1/3；(4)結(jié)構(gòu)高度大。(1)經(jīng)濟(jì)適用跨度大；雙向密肋體系(2)樓蓋結(jié)構(gòu)折算厚度小，結(jié)構(gòu)高度較小，美觀不用吊頂；(1)柱距：9～12m(RC);12～21m(PC)(2)密肋格構(gòu)間距2.1～3.6m(4.2m)(1/22～1/30)L(3)柱頂設(shè)置實(shí)心柱帽，提高結(jié)構(gòu)剛度，與柱相連的梁承擔(dān)大部分荷載。2地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2.1樓蓋選型中考慮的主要因素1)柱距:如前所述，柱網(wǎng)尺寸基本上為12m×12m；個(gè)別部位因?yàn)槌橹纬?2m×24m柱網(wǎng)；2)使用功能:主要為公交車場(chǎng)、商業(yè)、站房候車廳層和下沉式廣場(chǎng)，樓層使用凈空要求較高；3)荷載:荷載較大，尤其是±0.000廣場(chǎng)；4)結(jié)構(gòu)抗震要求；5)綜合造價(jià):包括建筑裝飾及施工措施對(duì)造價(jià)的影響。122地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2.1樓蓋選型中考慮的主要因素柱距大荷載大采用梁板式結(jié)構(gòu)較為合適上部結(jié)構(gòu)抗震嵌固要求132地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2.1樓蓋選型中考慮的主要因素工程場(chǎng)地地貌為山體，開挖深度范圍內(nèi)大部分為從強(qiáng)風(fēng)化至微風(fēng)化的片巖，中風(fēng)化和微風(fēng)化片巖的承載力特征值分別為1500kPa和2000kPa。微風(fēng)化巖石需爆破開挖，開挖量難度大，造價(jià)高。土方開挖對(duì)造價(jià)的影響142地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2.1樓蓋選型中考慮的主要因素樓層使用凈空樓蓋結(jié)構(gòu)選型中應(yīng)盡可能降低樓蓋結(jié)構(gòu)高度，提高樓層凈空高度和減少開挖土方量基坑開挖難度152地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型

樓蓋結(jié)構(gòu)選型對(duì)于不同柱距，樓蓋結(jié)構(gòu)選型如下(1)柱距為12m×12m的樓蓋，主要若采用框架梁+井字梁結(jié)構(gòu)，框架梁的梁高較大，對(duì)改善樓層凈空和降低土方開挖意義不大。經(jīng)多次比較，采用雙向密肋樓蓋形式，肋梁間距為3m，板厚120mm，柱頂設(shè)置與梁高度相同的柱帽，典型結(jié)構(gòu)單元布置見圖4。圖4

柱網(wǎng)為12mx12m典型樓蓋單元結(jié)構(gòu)布置162地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型

樓蓋結(jié)構(gòu)選型對(duì)于不同柱距，樓蓋結(jié)構(gòu)選型如下(1)雙向密肋樓蓋形式：±0.000：一般肋梁：250mm×800mm；與柱帽連接肋梁：350mm×800mm；地下一層：一般肋梁：250mm×650mm；與柱帽連接肋梁：350mm×650mm；圖4

柱網(wǎng)為12mx12m典型樓蓋單元結(jié)構(gòu)布置172地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型

樓蓋結(jié)構(gòu)選型對(duì)于不同柱距，樓蓋結(jié)構(gòu)選型如下(2)柱距為12m×24m的樓蓋，采用主次梁結(jié)構(gòu)為唯一選擇，次梁跨度為24m，框架主梁跨度為12m；采用采用單向布置有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力梁間距3m，預(yù)應(yīng)力梁高為1.4m，柱頂同樣設(shè)置柱帽，典型結(jié)構(gòu)單元布置見圖5。圖5

柱網(wǎng)為12mx24m典型樓蓋單元結(jié)構(gòu)布置182地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型對(duì)12m×12m的樓蓋結(jié)構(gòu)肋梁采用預(yù)應(yīng)力梁的方案的可行性討論進(jìn)過分析與設(shè)計(jì)，對(duì)于地下一層，若肋梁采用預(yù)應(yīng)力梁，則梁高可取500mm，但梁中無法設(shè)置穿越水管和電管所需的直徑為200mm的洞口，因此采用普通鋼筋混凝土肋梁，梁高650mm。同樣地，±0.000室外廣場(chǎng)樓蓋結(jié)構(gòu)，若肋梁采用預(yù)應(yīng)力梁，則梁高可以控制在700mm，但預(yù)應(yīng)力筋與洞口位置協(xié)調(diào)困難，因此放棄該方案。192地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型——地下一層和±0.000樓蓋結(jié)構(gòu)布置圖6

地下一層結(jié)構(gòu)布置圖202地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型——地下一層和±0.000樓蓋結(jié)構(gòu)布置圖7

±0.000層結(jié)構(gòu)布置圖212地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型22圖8

12m×24m及12m×12m區(qū)域典型結(jié)構(gòu)平面布置2地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.2

地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型——地下一層和±0.000樓蓋結(jié)構(gòu)布置圖9

12m×12m典型結(jié)構(gòu)單元布置232地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型24圖10

12m×24m區(qū)域結(jié)構(gòu)布置2地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.3地上結(jié)構(gòu)

地上部分柱網(wǎng)為12mx12m，采用井字梁布置形式，根據(jù)建筑使用功能和美觀要求，保證樓層凈高，框架梁與次梁梁高均為700mm，部分采用后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁。圖11柱網(wǎng)為12mx24m地上結(jié)構(gòu)布置252地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.4

結(jié)構(gòu)分析1)分析模型

鑒于結(jié)構(gòu)屬超長無縫結(jié)構(gòu)，且樓蓋梁剛度相對(duì)較弱，柱頂設(shè)置柱帽，需充分考慮樓板對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)，結(jié)構(gòu)分析采用北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司工程部編制的MIDAS/GEN(中文版GEN800)程序，整體結(jié)構(gòu)分析模型中將樓板和柱帽作為板單元建入模型中。

柱帽單元尺寸為0.5m×0.5m；柱上梁之間的樓板板單元尺寸為0.5m×1.0m其余一般樓板板單元尺寸為1m×1m,見圖12和圖13。262地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.4

結(jié)構(gòu)分析——分析模型圖12±0.000層樓板單元?jiǎng)澐?整體)272地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.4

結(jié)構(gòu)分析——分析模型圖13±0.000層樓板單元?jiǎng)澐?局部)282地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.4

結(jié)構(gòu)分析2)關(guān)于溫度作用的計(jì)算(1)在結(jié)構(gòu)分析中考慮溫度作用，將溫度作用作為一種荷載工況與其他荷載工況進(jìn)行組合，溫差作用取值根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料、所處環(huán)境的不同分別確定；(2)由于地下結(jié)構(gòu)屬于三面與土體接觸一面開敞，且存在下沉式廣場(chǎng)，因此，地下結(jié)構(gòu)溫度作用取值基本同地上室內(nèi)結(jié)構(gòu)；(3)高低樓面相交處，擬通過加腋加高梁的方法避免短柱，減少溫度作用對(duì)短柱的影響；292地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.4

結(jié)構(gòu)分析2)關(guān)于溫度作用的計(jì)算(4)本工程基礎(chǔ)采用天然地基，基礎(chǔ)持力層為中風(fēng)化或微風(fēng)化片巖層，在溫度作用計(jì)算中，考慮基礎(chǔ)與基巖之間摩阻力大小調(diào)整基礎(chǔ)的水平約束剛度，使溫度計(jì)算更加合理；(5)按30m~40m的間距在樓蓋上設(shè)置施工后澆帶，釋放部分混凝土在養(yǎng)護(hù)過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，同時(shí)，在溫度作用中適當(dāng)考慮混凝土收縮引起的等效溫降；(6)根據(jù)溫度應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果，通過在不同部位加強(qiáng)配筋(設(shè)置溫度筋)提高結(jié)構(gòu)抗裂能力，對(duì)于溫度內(nèi)力較大部位，在板中設(shè)置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋作為溫度筋。302地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.4

結(jié)構(gòu)分析3)關(guān)于抗震計(jì)算鑒于本工程地下2層南北向無側(cè)向約束，且地下室平面尺寸及剛度遠(yuǎn)大于上部結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算分析時(shí)，關(guān)于結(jié)構(gòu)嵌固端的取法如下：(1)含地下室的整體結(jié)構(gòu)的嵌固端位于基礎(chǔ)面。(2)地上結(jié)構(gòu)按嵌固于±0.000層進(jìn)行補(bǔ)充分析，確保計(jì)算結(jié)果的可靠性；312地下室樓蓋結(jié)構(gòu)選型2.4

結(jié)構(gòu)分析3)關(guān)于抗震計(jì)算圖14

整體分析模型323.雙向密肋樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需注意的事項(xiàng)1)與不考慮板作用的模型相比，由于分析模型中建立了板單元，部分梁的彎矩由板承擔(dān)，梁單元的彎矩普遍減小，減小幅度隨著板厚／梁高比例的增加而增加。因而，在梁配筋計(jì)算時(shí)，適當(dāng)增加梁的配筋。2)柱帽的剛度遠(yuǎn)大于梁的剛度，從抗震角度出發(fā)，梁抗彎塑性鉸在柱帽外的梁上，因此，與柱帽相連的梁端設(shè)置箍筋加密區(qū)，加密區(qū)長度及配筋要求按規(guī)范執(zhí)行。3)柱帽對(duì)改善梁剛