项目配建小学结构设计研究
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摘要:某项目为重点设防类学校建筑，结构设计采用隔震技术。为满足建筑功能需要，教学主楼不设置抗震缝，形成一个长174m，宽108m未设缝结构单体。连廊位置存在大开洞，大跨，大悬挑，单跨连廊等薄弱部位，对结构薄弱部位予以加强，设置性能目标，满足抗震要求;对超长结构楼板进行温度应力分析，控制楼板应力不超过ftk。
关键词:隔震，包络设计，超长结构，温度应力
1工程概况
本项目位于昆明市五华区，为某楼盘代建小学项目。项目由教学主楼，风雨操场，阶梯教室三个结构单体组成。教学主楼1层～4层为教室、教师办公室，平面右下角为行政办公室、会议接待室。房屋建筑高度为17．20m，层高为4．5m+3．9m+3．9m+3．9m。项目局部设地下1层停车库。教学主楼采用钢筋混凝土框架—剪力墙结构，其余单体采用框架结构。采用钢筋混凝土现浇楼盖。本项目教学主楼采用隔震设计，隔震垫设于－2．20m标高;基础采用静压预应力管桩基础，桩型为PHC500-AB(100)，桩长为24m～30m。
2上部结构设计
2．1结构布置
教学主楼采用带隔震的框架剪力墙结构，由于考虑立面及建筑功能需要，未能设抗震缝，形成一个长174m，宽108m单体结构，结构平面呈分叉型。主要框架柱断面为600×600，框架梁断面为300×800，剪力墙厚为250mm。竖向构件混凝土强度等级为C40～C35，梁板为C35～C30，隔震垫采用LNR600-Ⅱ～LNR800-Ⅱ，LRB600-Ⅱ～LRB800-Ⅱ。各层平面如图3～图7所示。
2．2整体和局部计算分析
本工程结构整体计算采用YJK1．9．3软件，隔震分析采用Etabs软件进行分析计算。针对教学主楼形体复杂，在整体考虑建筑位移角、位移比及规定水平力下框架柱地震倾覆力矩均满足规范要求前提下，对整个建筑分块计算，使各分块位移角、位移比及规定水平力下框架柱地震倾覆力矩也同时满足规范要求，并对梁、柱、墙身承载力设计考虑整体与分块包络设计。
2．3薄弱部位及关键构件设计
由于建筑平面不规则且局部位置由于建筑功能限制，存在以下薄弱部位:1)中间连廊连接各个教室分肢，连廊楼板的完整性是整个结构单体成立的关键所在，故对连廊位置楼板进行设防地震和罕遇地震的楼板应力分析，并对中间连廊区域楼板按如下性能目标设计:a．设防地震下，楼板拉应力小于Ftk;b．罕遇地震下，楼板拉力不大于钢筋抗拉强度标准值×钢筋面积，保证楼板不被拉断。为满足楼板性能化目标要求，加强楼板板厚为300mm，楼板最小配筋率不小于0．3%。从中震下楼板应力图可以看出，除柱子周边楼板外，中震下大部分楼板拉应力均小于其混凝土抗拉强度标准值，对柱子周边楼板应力超过混凝土抗拉强度标准值的位置附加钢筋网片。根据大震下楼板拉应力进行楼板配筋设计，要求楼板较窄处楼板拉力值不大于设置的钢筋面积总和与钢筋抗拉强度标准值的乘积值，保证楼板在大震下不被拉断，能否形成一块完整的楼板，使结构能成为一个整体，保证大震不倒的设防目标。2)连廊位置为单跨结构，存在跃层柱，在对楼板加强的同时，要求中震下跃层柱、连廊框架柱满足抗剪抗弯弹性，框架梁不屈服，连廊部位框架梁柱抗震等级提高为一级，提高连廊框架的抗震承载力。3)教学主楼隔震层地库部分层高为3．6m，其余层高为2．2m，隔震层支墩处在不同标高，为减小不等高隔震支墩带来的不利影响，采取以下措施:a．调整隔震层上支墩高度尽量一致;b．在支墩高度变化处框架梁设置加腋;c．在隔震层高侧设置300厚底板，进行加腋，保证基础水平地震力能有效传递至周边基础。
2．4超长结构设计
教学主楼结构体型复杂，全长为174m，超出规范规定最大间距5m的要求较多。建筑功能要求不允许留设永久性伸缩缝，为实现上述建筑功能，结构设计采用一些必要的技术措施，取消永久性伸缩缝。1)采用增配构造钢筋的措施，加强楼板，框架梁贯通筋设置，连廊位置楼板配筋按0．3%设置。2)采用低收缩混凝土材料，采取跳仓浇筑、控制缝等施工方法，并加强施工养护。3)设置后浇带，后浇带钢筋采用100%搭接，后浇带混凝土强度等级比两侧混凝土提高一级。4)考虑温度应力的影响，对全楼楼板进行温度应力分析。分析模型考虑隔震支座的实际侧向刚度。分析工况考虑升温20℃和降温20℃两个工况。由分析结果可知，楼板拉应力较大区域在连廊位置，楼板有效宽度较小的区域，拉应力超过混凝土抗拉强度标准值，设计时在楼板应力较大区域双层双向楼板配筋，配筋面积按楼板拉力总和确定。阴阳角位置设置钢筋网片，梁柱配筋考虑温度应力。
3结语
本项目为重点设防类建筑，教学主楼存在平面不规则和结构超长等不利因素:1)对教学主楼在整体计算各项指标满足规范的前提下，同时对分块计算，使各分块位移、位移比及框架柱、短肢墙地震倾覆力矩也同时满足规范要求，并对梁、柱、墙考虑整体与分块模型包络设计，使各分肢整体和局部均有较好的抗震及塑性变形能力。2)对教学主楼连廊单跨框架按框架柱中震弹性，框架梁中震不屈服设计，使结构的薄弱部位具有较强的抗震能力。中间连廊是整个结构体系成立的关键，通过对此位置的加强，提高整个结构的抗震能力。3)对连廊楼板进行温度，中震，大震下的楼板应力分析，楼板厚度满足各阶段的楼板应力控制指标，对楼板按楼板应力分析结果进行配筋设计，确保楼板中震下不被拉裂，大震下不被拉断，保证整个结构体系成立。
作者:李跃华 徐国芳 李进荣 单位:昆明理工泛亚设计集团有限公司