温 海 滨

(上海陆誉工程设计管理有限公司，上海　200333)



上海某复杂商业建筑结构设计

温 海 滨

(上海陆誉工程设计管理有限公司，上海200333)

以上海某商业建筑工程为例，针对该工程存在楼板大开洞、大跨度框架、穿层柱等多种结构不规则布置的情况，从结构选型、抗震性能化设计、加强薄弱部位等方面，提出了结构的设计方法，以满足建筑的使用需求。

商业建筑，结构布置，穿层柱，抗震性能，楼板

1　工程概况

上海某商业建筑，建筑场地位于上海市青浦新城，该建筑分为地上4层，地下3层，总高度23.05 m,结构形式为框架结构，基础形式为桩基加防水板。地上1，2层为大商场以及餐饮区，3层为电影院，影院上空，3层夹层为电影院检修区，屋顶为种植屋面，地下3层均为汽车停车库，地下1，2层为机械停车库。

地下3层层高分别为3.90 m，5.65 m，5.75 m；地上4层分别为6.00 m，5.50 m，6.00 m(影院夹层)，5.55 m。

本工程结构设计使用年限为50年；建筑结构安全等级为一级；抗震设防类别：商业为重点设防类，抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计抗震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅲ类，建筑的设计特征周期为0.65 s；基本风压0.55 kN/m2，地面粗糙度为B类。

根据GB 50223—2008建筑工程抗震设防分类标准中3.0.3的规定[1]，应按高于本地区抗震设防烈度1度的要求加强其抗震措施，框架抗震等级为二级。

2　基础设计

本工程地基基础设计等级为甲级。本工程所有地上单体均位于一个大地下室上，地下室层数3层，基础板面标高-15.350, 且抗浮水位较高，需设置抗拔桩，抗拔桩为φ600钻孔灌注桩，持力层选用砂质粉土层，桩长18.8 m。基础沉降约50 mm，基础底板厚0.8 m左右，下设柱墩。

3　结构布置及不规则情况

3.1结构布置要点

本工程典型结构平面布置图如图1～图3所示。

典型柱距为8.4×8.4,典型柱截面为900×900，典型框架梁截面为500×800,次梁为250×600(单向布置),将楼板分割为单向板，楼板厚度为110 mm。

本建筑嵌固端为地下室顶板，为减少错层对建筑带来的不良影响，将±0.000与周边地库的楼板高差控制在600 mm以内。1层、2层北面悬挑较大，最大处5.0 m，典型梁截面为500×1 200，详细布置见图1；3层建筑的主要功能为电影院，布置详见图2。为满足建筑的使用功能要求，抽去一些框架柱；3层影院夹层主要建筑功能为检修功能，影院上空，为大开洞，开洞面积约为54%，有较多穿层柱，为了避免此层抽柱处柱跨过大，在不影响建筑功能的前提下布置了一些转换柱(梁上起柱)，转换柱起于3层楼面，止于3层屋顶，约11.55 m高，柱截面为500×500。屋面布置详见图3。其中I-MAX影院屋面为钢结构屋面，两方向跨度约为25 m。

3.2规则性判断

该建筑高度不高，但结构不规则情况较为复杂，存在楼板大开洞、大跨度梁、局部穿层柱、梁上起柱等多种情况，对结构的不规则性控制为本工程的设计重点之一。

本工程有如下不规则情况：

扭转不规则：在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移与该楼层平均值之比，X向为1.26>1.2，Y向为1.32>1.2，属于扭转不规则。

楼板不连续：3层夹层部分楼板缺失，有效楼板宽度约为35.6%<50%；开洞面积约为54%。2层～屋面穿层柱计算高度为11.55 m。按实际计算长度系数复核并加强穿层柱配筋。

3.3抗震加强措施

针对以上各种不规则情况，本工程采取了如下加强措施：

针对扭转不规则，加大周边框架梁截面,增加抗扭刚度减少扭转影响。使结构的位移比控制在规范的要求范围内(<1.4)。

针对3层夹层楼板大开洞，楼板加厚为150 mm，采取双层双向配筋，且适当提高配筋率；屋面为种植屋面，荷载较大，并考虑到水平力传递，楼板厚度加厚到200 mm，采取双层双向配筋，并适当提高配筋率。

本工程楼板大开洞处存在跨越两层的穿层柱，为保证穿层柱的抗震安全性，将其抗震性能目标[2]定为中震作用下抗剪弹性、抗弯不屈服进行承载力复核。

穿层柱的柱顶剪力取该层同类柱剪力中的最大值，计算长度取穿层柱跨越楼层的总高度，即穿层柱的柱底弯矩取为柱顶最大剪力乘以穿层柱的计算长度再加上柱顶弯矩，在中震作用下穿层柱按此方法进行验算，根据验算结果对穿层柱配筋。

计算表明，穿层柱中震弹性下其抗剪承载力远大于剪力设计值，满足中震作用下抗剪弹性、抗弯不屈服的性能目标要求。

3.4结构超长措施

本建筑长约90 m，为减少混凝土收缩和温度应力的不利影响，每隔35 m～40 m设置一道后浇带，后浇带封闭时间宜滞后45 d以上，其混凝土强度等级宜提高一级，并控制封带时的温度。在混凝土中加入适当抗裂纤维，增强混凝土抗裂性能。

加强地下室底板、顶板和地下室外墙的水平向配筋，加强超长部分楼、屋面的配筋，以抵抗温度作用产生的拉力。

±0.000地下室顶板全面加厚，取180 mm(室外250 mm)，且对首层开洞、降板处做特别处理。

4　结构计算分析

4.1多遇地震作用下弹性分析

由于3层夹层楼板开洞面积较大，计算指标时，3层夹层和屋面层合为一层输入，层高为11.55 m。采用SATWE软件计算分析。以地下室顶板作为上部结构嵌固端，考虑双向水平地震作用及偶然偏心的影响，采用模拟施工加载3，主要结果如表1所示。

表1　SATWE主要计算结果

由表1可以看出，计算结果均满足规范要求。

4.2大开洞处楼板设计

由于楼板大开洞，为了保证水平力的传递，设定如下目标：楼板在多遇地震作用下，楼板主拉应力计算值均小于混凝土抗拉强度标准值2.01 MPa(C30)，可以满足小震作用下不开裂的要求(小震弹性)；在设防烈度地震作用下，楼板最大主拉应力可以满足楼板钢筋不屈服(中震不屈服)。

采用PMSAP对大开洞楼层的楼板进行小震及中震下的应力分析。计算表明，小震作用下楼板应力较小，均可满足混凝土不开裂的要求，楼板应力图不在此列出；中震作用下楼板应力图如图4，图5所示。

由计算结果可以看出中震下适当的配筋即可满足抗震要求(见表2)。

表2　中震作用下楼板应力计算结果

5　结语

本单体虽然规模不大，但建筑效果及使用的功能需求存在如楼板大开洞、大跨度框架、穿层柱等多种结构不规则布置，且整体结构超长，建设方对经济指标的控制较为严格。在此条件下，结构设计采取合理选型、加强薄弱部位、抗震性能化设计等多种措施，使结构既能够满足规范的各项要求，又能达到经济合理的目的。

[1]GB 50223—2008，建筑工程抗震设防分类标准[S].

[2]GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

Structural design of complex commercial buildings in Shanghai

Wen Haibin

(ShanghaiDAODesign&ConsultingCo.,Ltd,Shanghai200333,China)

Taking the commercial building engineering in Shanghai as an example, in light of various structural irregular layout of floor opening, large-span frame and crossing-layer column, starting from aspects of structural selection, seismic performance design and strengthening week parts, the paper puts forward structural design methods, with a view to meet building utilization demands.

commercial building, structural layout, crossing-layer column, seismic performance, floor

1009-6825(2016)19-0034-02

2016-04-27

温海滨(1981- )，男，工程师

TU318

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