昆明中汇商业的结构设计Word文档下载推荐.doc
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8.4米为主。
建成后将集商业、娱乐餐饮为一体,成为昆明北市区标志性建筑。
中心根据建设用地,平面呈不规则多边形,沿高度方向层高根据功能逐渐减小,平面见图1。
建设中的商业中心见图2.
二、基础设计
(一)地质条件
根据岩土工程勘察报告,工程地址情况较简单,场地土类型为中软场地土,浅层10米内为Q4的粘土及软粘土层,强度或变形指标较差,10米左右有较厚的Q3圆砾层,fak=180Kpa,qp=7000Kpa,适宜做为桩基持力层。
场地无液化,较为均匀。
地下水位在地表下约2.5米,建筑场地类别为Ⅱ类。
图1:
图2:
(二)桩基础设计
考虑有较好的浅层持力层,基础用采用独立承台桩基+防水板,桩型为静压预制钢筋混凝土方桩,以层Q3圆砾层为持力层。
单桩承载力设计值为550KN,桩长6~8米。
经抗浮验算,在西北角下沉广场处设置抗拔桩。
地下室防水板厚400mm,C35防水混凝土,抗渗标号不低于S6。
因压桩过程中,桩尖触及圆砾层后很难进入,抗拔桩深度未能达到最初设计预期。
加之由于在施工过程中上部荷载未到位,突降暴雨后水位上涨而部分破坏。
经降水处理,采用永久性拉力型中空注浆锚杆进行抗浮补强,锚杆直径为200mm,锚杆设计长度15米,锚固体置于地勘报告中的第Q3层圆砾中,有效锚固体长度8米,单根锚杆轴向拉力设计值不低于150KN。
实践证明在圆砾层中采用拉力型中空注浆锚杆抗浮,施工简单,抗拔承载力能有效保证。
三、上部结构设计
(一)结构设计
昆明中汇商业中心,采用方钢管混凝土框架+支撑结构体系。
钢柱、钢梁、支撑采用Q345B,强屈比不小于1.2。
其它次构件材质为Q235B。
楼板采用焊接H型钢梁混凝土现浇楼板组合结构。
结构电算分析采用结构空间有限元分析软件SATWE进行。
上部结构因超长,中部设置伸缩缝分为两个结构单元,嵌固端取地下室顶板。
结构计算时分别进行了单独计算和整体计算,并进行了分析比较。
由于商业空间布置限制,钢支撑布置数量十分有限,只能在外围不影响立面处,以及中庭环廊处适当布置。
设计时进行多方案比较,控制支撑承担的剪力不超过总剪力的35%。
考虑在高烈度地区钢管混凝土柱实际应运缺乏足够的经验,结构阻尼比取为3.5,并在结构设计中将混凝土的工作承担系数αc控制在相对较低值,约0.1~0.5之间。
对焊接工字钢与混凝土楼板组合结构的计算中,简支梁按照组合梁设计,有效的节约了钢梁截面,充分发挥混凝土抗压性能。
对于框架梁,由于支座上部混凝土在受拉区退出工作,不能实现组合梁的工作模态,我们按照《钢结构设计规范(GB50017-2003)》第11.1.6进行15%的调幅,以充分发挥组合结构材料性能。
次梁的布置方式采用棋盘式布置,因考虑次梁为组合梁结构,这样的布置方式在不影响楼层刚度的同时,使两个方向的框架梁受力趋同,截面也趋同,给设计和施工,以及建筑空间都带来益处。
(二)结构构造
1、方钢管混凝土柱
应用高频焊接方钢管混凝土柱具有如下优点:
◆承载力高,节省用钢量。
◆塑性变形能力增强,抗震性能好。
◆抗侧刚度大。
◆耐火性能良好。
从而可降低防火处理费用。
◆现场安装方便。
钢管壁厚较薄,自重小,运输、吊装方便。
中汇商业中心的竖向承重结构为矩形钢管混凝土柱,结构抗震由钢管混凝土柱+钢支撑的结构体系承担。
柱子断面地面上两层为450×
450×
16,三层以上为400×
400×
12,局部采用500×
500×
14及450×
12,管内为C40无收缩混凝土。
正式施工前进行了两个约10米长柱段的混凝土试浇灌,对无收缩混凝土的配合比进行实测。
达龄期后经超声探测及现场剥离,表明矩形钢管与混凝土结合严密,整体性可靠。
方钢管混凝土柱向下延伸,在地下室内底板采用外包式柱脚。
在满足规范要求及内力计算的前提下,地下室柱段形成外包加内填的钢管混凝土组合结构如图3:
图3:
地下室底板柱脚处采用垫铁解决标高偏差,在施工中调整外包主筋角度,以实现柱脚螺栓的安装(见图4)。
柱子与梁连接节点,经过与安装公司的现场研究,采用一种改良后的内隔板式与外伸内隔板式的节点构造,并在工厂加工后在现场吊装,现场操作十分方便(见图5)。
图4:
图5:
2、组合钢梁:
该工程中存在钢梁与混凝土墙柱连接、钢梁与钢梁连接、钢梁与钢管混凝土柱连接等多种节点。
并根据连接方式分为铰接和钢接。
基本原则是:
钢梁与混凝土连接采用预埋板。
钢梁与钢梁、钢梁与钢管柱连接根据连接性质,分别采用螺栓连接和栓焊结合的连接方式。
并对框架梁支座上部受拉区进行构造加强,设置加劲板。
典型节点如图6:
3、现浇楼板
受建设方对投资控制的影响,楼板采用现浇板。
楼板与钢梁之间通过栓钉连接,避免在产生挠度时的相对滑移。
栓钉规格根据剪力的大小分别从1排16@200~2排19@125到不等。
现浇板筋与钢框架梁柱的节点构造,根据不同条件采用了混凝土内锚固和焊接的方式。
图6:
4、竖向交通系统
钢结构施工中,竖向交通的电梯、楼梯与混凝土结构有着本质的不同。
结合本工程有如下体会:
A、由于墙体系统的不同(砌体或者金属墙板),电梯安装支架的敷设将分别与圈梁或小型型钢构件连接,结构施工时必须配合安装进行协调,避免后期返工,造成大量的现场手工焊,直接影响结构安全的可靠性。
B、在采用剪刀梯提供足够疏散通道的方案中,由于楼梯间开门方式是多方向的,而楼梯梯段一般在工厂完成后吊运现场组装,梯段竖向支承的方式和位置必须预先考虑,在满足结构要求的同时不能破坏建筑功能。
(五)防火措施:
根据《矩形钢管混凝土结构技术规程(CECS159:
2004)》,钢管混凝土柱的防火涂层宜采用厚涂型钢结构防火涂料或金属网抹M5水泥砂浆。
综合考虑经济性以及施工难度,该工程的钢梁采用了涂料防火,钢柱采用金属网抹防火砂浆的方法。
由于抹灰较厚,必须分2~3次完成,我们在钢管柱表面四角增加了钢筋骨架以固定和架高金属网,实际运用效果良好。
四、结语
昆明中汇商业中心作为昆明北市区标志性建筑,建筑体量较大。
采用了高烈度地震区运用不多的钢管混凝土柱加支撑结构体系,同时由于建设方的投资控制要求,采用了现浇楼板和砌体维护墙,给结构设计带来了很多课题,如钢结构嵌固端取为地下室顶板时的约束条件保证、钢管混凝土及组合钢梁在高烈度地震区的设计、钢柱与支撑的地震力分配控制设计、钢结构节点的抗震构造设计、现浇板与钢结构连接的构造要求、砌体填充墙在钢结构中运用的构造等。
在云南省结构专家委员会的大力支持下,经我院认真设计,通过各参建单位的共同努力,使上述课题顺利解决。
目前中心主体结构已完工验收,正进行内部装修,将于今年8月投入使用。
这里仅对结构整体进行了介绍,设计组还将分别对各专题进行详细总结。