【摘要】：建筑設(shè)計(jì)是工程建筑的開始，好的設(shè)計(jì)才有完美的建筑。本文發(fā)表在《中華建設(shè)》上，是建筑設(shè)計(jì)論文發(fā)表范文，文章從概念上分析了某多塔樓底部兩層商業(yè)裙房項(xiàng)目設(shè)置抗震縫的幾種可能性及其優(yōu)劣，并對其設(shè)置抗震縫后各結(jié)構(gòu)單元的抗震設(shè)防類別、抗震等級及基礎(chǔ)形式進(jìn)行了分析。

　　【關(guān)鍵詞】：抗震縫、抗震設(shè)防類別、抗震等級、CFG樁復(fù)合地基

　　1工程概況：

　　本工程位于河南省鄭州市，北面是商都路，南面是宏偉街，西面是十里鋪街。地下共兩層，為地下車庫和設(shè)備用房，其中地下二層部分為人防工程。地上南端四角各有一棟13層的寫字樓，分別為B、C、D、E座，地上13層，建筑高度57米;北端臨商都路為一棟14層寫字樓，為A座，地上14層，建筑高度59米。A座塔樓與B～E座塔樓地上部分無裙房連接，B～E座塔樓之間地上一、二層為商業(yè)裙房相連。總建筑面積16萬平方米 ，基底面積：1.3萬平方米，配套商業(yè)建筑面積為2.1萬平方米，配套寫字樓建筑面積為9.4萬平方米，配套公寓式酒店建筑面積為2100平方米。裙房屋面為種植屋面，裙房中庭頂部為玻璃采光頂，直徑23米。A～E座塔樓采用框架抗震墻結(jié)構(gòu);商業(yè)裙房為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu);地下車庫采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

　　本工程抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g,設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場地類別Ⅲ類，場地特征周期0.55s，結(jié)構(gòu)阻尼比0.05。

　　2主體結(jié)構(gòu)方案分析：

　　2.1地下室：

　　由于本場地地下水位較高，根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，地下室部分不設(shè)置永久結(jié)構(gòu)縫，地下部分連成一體，南北向長度221.5米，東西向長度155米。為防止混凝土結(jié)構(gòu)超長產(chǎn)生收縮裂縫，可采用增大配筋率、增設(shè)后澆帶、摻加膨脹劑及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等措施。

　　2.2 A～E座塔樓：

　　根據(jù)建筑平面圖，塔樓除核心筒位置處，在其余位置布置剪力墻將極大的影響建筑立面造型及各層建筑使用功能，因此塔樓結(jié)構(gòu)采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)。除A座塔樓在南北兩端各布置一跨開洞剪力墻外，B~E座塔樓均只在核心筒布置剪力墻。

　　2.3 B～E座塔樓與裙房

　　建筑平面圖

　　B～E座塔樓建筑功能為寫字樓，通過一層、二層商業(yè)裙房將其連接為整體，結(jié)構(gòu)的處理上有以下三種方案：

　　方案一：B～E座塔樓與裙房間不設(shè)縫，采用大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)形式。

　　該方案優(yōu)點(diǎn)是裙房與B～E座塔樓間不需要設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，不需要增設(shè)雙柱，對建筑功能影響較小，對建筑平面及建筑立面效果無影響;不設(shè)置永久性結(jié)構(gòu)縫便于實(shí)現(xiàn)裙房中庭頂部玻璃采光頂。該方案存在問題是由于塔樓與裙樓連為一體，形成大底盤多塔樓的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，屬于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的復(fù)雜高層建筑。由于地上部分不設(shè)置永久性結(jié)構(gòu)縫，底部一層及二層樓板長度最大達(dá)160米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范限值，施工及使用時(shí)的混凝土伸縮裂縫難以有效控制。

　　方案二：沿裙房中軸線設(shè)置十字形抗震縫，形成B～E座共四個(gè)帶2～4跨裙房的獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元。

　　該方案優(yōu)點(diǎn)是由于設(shè)置了十字形抗震縫，避免了大底盤多塔樓復(fù)雜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，形成的各結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)形式相對簡單明確;一層及二層樓板由抗震縫劃分成四塊，樓板最大長度方向?yàn)?8米，雖然仍屬于規(guī)范規(guī)定的超長結(jié)構(gòu)，但是易于采取適當(dāng)措施控制混凝土伸縮裂縫。該方案存在的問題是由于抗震逢位于裙房中軸線，設(shè)置雙柱將影響建筑功能使用;結(jié)構(gòu)縫的存在影響建筑樓面美觀及建筑立面效果;由于塔樓連接部分裙房，出現(xiàn)塔樓偏置，不利于結(jié)構(gòu)抗震，屬于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的嚴(yán)重不規(guī)則建筑;由于結(jié)構(gòu)縫穿越裙房中庭位置，將出現(xiàn)較多大懸挑構(gòu)件，不利于建筑美觀。由于采光中庭被結(jié)構(gòu)縫分開，中庭頂部玻璃采光頂難以實(shí)現(xiàn)。

　　方案三：塔樓與裙房間設(shè)逢脫開，形成B～E座及裙房共5個(gè)結(jié)構(gòu)單元(中間裙房形狀為+字形，范圍為主樓以外的全部范圍)。

　　該方案由于設(shè)置了抗震縫，避免了大地盤多塔樓復(fù)雜超限結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，使各結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)形式簡單明確，受力合理，符合結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)要求，經(jīng)濟(jì)性好;裙房為整體結(jié)構(gòu)，避免了出現(xiàn)大量大懸挑構(gòu)件，保證了中庭屋面采光井玻璃頂及屋面景觀設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn);該方案存在的問題是需要在設(shè)逢位置局部增加框架柱;結(jié)構(gòu)縫的存在影響建筑樓面美觀;裙房長度100米左右，超過規(guī)范限值，裂縫控制應(yīng)采取添加膨脹劑等更嚴(yán)格措施。

　　根據(jù)上述第一種方案的初步計(jì)算結(jié)果，在考慮偶然偏心的規(guī)定水平力作用下結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)位移比達(dá)1.46，屬于嚴(yán)重不規(guī)則方案，結(jié)構(gòu)抗震不利，經(jīng)濟(jì)代價(jià)較大。上述第二種方案，由于影響建筑立面效果、不利于屋面采光頂?shù)脑O(shè)計(jì)施工，且無法有效降低工程造價(jià)，不屬于優(yōu)選方案。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并與建設(shè)方充分溝通后，本工程最終采用上述第三種結(jié)構(gòu)方案。

　　3抗震設(shè)防類別及抗震等級的確定

　　根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223-2008)的相關(guān)規(guī)定，本工程一、二層裙房商業(yè)建筑面積約2萬平方米，超過了規(guī)范規(guī)定的一個(gè)區(qū)段1.7萬平方米的限值，屬于重點(diǎn)設(shè)防類建筑。需要注意的是，本工程雖然選擇了設(shè)置抗震縫將B～E座塔樓及裙房分別脫開的結(jié)構(gòu)方案，但由于建筑功能的需要，各塔樓及裙房之間互相借用了疏散通道，根據(jù)中國建筑科學(xué)研究院《房屋建筑抗震設(shè)計(jì)常見問題解答》第3.4條的相關(guān)說明，本工程設(shè)置抗震縫后，B～E座地下二層～二層及商業(yè)裙房建筑抗震設(shè)防分類為重點(diǎn)設(shè)防類(乙類);其余部分建筑抗震設(shè)防分類為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類)。由于塔樓高度均不超過60米，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第6.1.2條注4，塔樓的抗震等級可按照框架-抗震墻結(jié)構(gòu)確定其抗震等級。本工程A座結(jié)構(gòu)抗震等級為：地下二層抗震墻等級為三級，框架等級為三級;地下一層抗震墻等級為二級，框架等級為三級;地上部分抗震墻等級為二級，框架等級為三級。B～E座結(jié)構(gòu)抗震等級為：地下二層抗震墻等級為二級，框架等級為三級;地下一層抗震墻等級為一級，框架等級為二級;一層及二層抗震墻等級為一級，框架等級為二級;三層及以上抗震墻等級為二級，框架等級為三級。商業(yè)裙房抗震等級為：地下二層框架等級為三級，其余樓層框架等級為二級。無地上結(jié)構(gòu)部分地下車庫抗震等級為：地下二層框架等級為三級，地下一層框架等級取為與相鄰最近的主樓地下一層框架抗震等級相同。

　　4基礎(chǔ)選型

　　根據(jù)現(xiàn)有建筑豎向圖，基礎(chǔ)底高程約為84.000米，持力層為第4層粉土或第5層細(xì)砂，其承載力分別為130kPa和170kPa。其下臥層第6層及第7層承載力為100kPa和120kPa。地下水抗浮水位高程為89.000米。

　　A～E座塔樓柱距不規(guī)則，且抗浮水位較高，結(jié)合地勘報(bào)告建議，基礎(chǔ)形式采用CFG樁復(fù)合地基筏板基礎(chǔ)。裙房地基基礎(chǔ)可采用CFG樁復(fù)合地基獨(dú)立基礎(chǔ)加抗水板或筏板基礎(chǔ)。當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)加抗水板時(shí)，根據(jù)抗浮計(jì)算結(jié)果，部分受力較小框架柱下須設(shè)置抗拔樁，工期較長且造價(jià)增加。綜合比較后，裙房基礎(chǔ)采用天然地基上的筏板基礎(chǔ)，柱下設(shè)置柔性下柱墩抗沖切。采用筏板基礎(chǔ)有利于調(diào)節(jié)塔樓與裙房的高度相差較大引起的基礎(chǔ)差異沉降，且縮短了工期，降低了地下工程綜合造價(jià)。經(jīng)計(jì)算塔樓部分地基最終沉降量約為18mm，裙房部分地基最終沉降量約為15mm，均滿足規(guī)范要求。

　　5結(jié)論

　　根據(jù)新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)第3.4.5條及其條文解釋，防震縫可設(shè)可不設(shè)時(shí)，不設(shè)縫。但這僅僅是從抗震的角度進(jìn)行分析，當(dāng)結(jié)構(gòu)超長，或體系復(fù)雜容易形成大底盤多塔樓等復(fù)雜結(jié)構(gòu)且造價(jià)增加較大時(shí)，為了減少使用中的伸縮裂縫、減少不均勻沉降或降低造價(jià)，還是應(yīng)該結(jié)合建筑物的具體情況合理設(shè)置防震縫。這時(shí)，應(yīng)注意考慮設(shè)逢后各單體的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，并按照規(guī)范要求確定合理縫寬，使防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)在預(yù)期的地震(如中震)下不發(fā)生碰撞或減輕碰撞引起的局部損壞。對于設(shè)逢后各單體的基礎(chǔ)形式，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況合理分析，調(diào)整其沉降差，綜合考慮工期、材料及人工成本，選擇相對經(jīng)濟(jì)合理的地基基礎(chǔ)形式。