抗震差地段的建筑結構設計
前言：本站為你精心整理了抗震差地段的建筑結構設計范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。
1地基基礎方案
1.1地質條件
1.1.1地形、地貌擬建場地位于水庫庫尾，初步設計時，場地尚未全部吹填，灘地拋石所圈范圍以南主要吹填為①0層灰黃色粉砂，吹填厚度約4m～10m，填齡約1.5年，灘地拋石以北尚未吹填。
1.1.2不良地質條件
（1）吹填土問題。場地內①0層吹填土厚度大，吹填時間較短，尚未完全固結，狀態松散；初步設計時，灘地拋石以北尚未吹填，樁基施工前，建設方已完成了此區域的吹填造地，吹填厚度約8m，填齡約1年。吹填土的自身固結沉降大，對樁產生負摩阻力，且新舊吹填區域沉降不均勻，容易導致建筑物的不均勻沉降和地坪開裂。
（2）可液化土層問題場地分布有①0層、②3-1層和②3-2層砂質粉土和粉砂土層，飽和，松散～稍密狀，為中等液化場地，隨著時間的推移，可液化程度將有所減輕。
（3）粉砂土層對沉樁的阻力樁基礎當需穿越厚度較大的第①3-1層灰色粘質粉土、②3層粉土和粉砂層時有一定阻力，宜進行試沉樁以獲取相應的施工經驗，長興島上的粉砂土層俗稱“鐵板砂”，沉樁困難。
1.2基礎選型
擬建場地為先后完成吹填的新近填筑區，分布有厚達4.0m～10.0m的吹填土，且較深部存在高壓縮的軟土層，因此吹填土的固結沉降和吹填土自重使其下軟土層的壓縮沉降導致地基沉降是不可避免的，且沉降量較大、沉降不均勻，因此控制地基變形和對地基的抗液化處理是地基基礎設計中重點解決的問題。在吹填土上進行工程建設，通常采用地基處理或樁基礎來滿足地基承載力和控制地基變形的要求。上海地區常用的地基處理方法有水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁等，雖然能用來處理填土地基，但由于其處理液化地基的工程量大而棄用；碎石樁能處理填土和液化地基，上海地區通常用于油罐地基、路堤和岸坡加固等，房建工程應用較少，不少人對碎石樁處理上海的軟土地基持有疑義；樁基礎是處理填土和液化地基的良好基礎型式。本工程為上海市重點工程，從工程的重要性及建筑平面超長、平面不規則、控制不均勻沉降等考慮，生活用房采用樁基礎。
1.2.1樁基礎方案比選上海地區，多層建筑的樁基礎常用樁型有預應力混凝土管樁、混凝土預制樁、泥漿護壁灌注樁等，下面就3種樁型的特點進行分析，并確定本工程的樁基。生活用房地處水庫岸邊，場地內新舊吹填土的密實度差，庭園處6m坡地堆土、坡岸的抗滑移穩定及地震時的抗液化，都需要樁基有較好的抗水平力的能力；擬建場地周圍較空曠，為預制樁施工提供了便利條件。綜合考慮各因素，生活用房樁基采用錘擊混凝土預制樁。
1.2.2樁基由于預制樁穿越①3-1、②3土層有阻力，沉樁困難，根據地勘報告建議，短樁以第②3-2層作為樁基持力層時是可行的，但②3-2層為液化土，抗震規范要求樁應進入液化土層以下的穩定土層，且吹填土對樁產生的負摩阻力及②3-1、②3-2液化土層對樁周摩阻力的折減，使得單樁承載力低，短樁承載力不能滿足本工程要求。因此樁選用450×450混凝土預制樁，樁長44m，樁端持力層為第⑤2-1層砂質粉土，考慮負摩阻力和液化土層影響單樁承載力設計值1300kN，生活用房距水庫岸坡近，長樁增加了水庫岸坡抗滑移能力。由于沉樁困難，提高了樁身結構承載力，樁身混凝土C50，施工圖中提出了可采取引孔的方式進行沉樁；處在吹填土、液化土內的樁身鋼筋加密，提高抗水平力能力。樁基施工時，施工單位加大打樁錘重，在工程樁施打前作了2根試沉樁，沉樁順利，取得正式沉樁所需要的有關控制參數。
1.2.3地坪沉降控制采用樁基礎很好地控制了建筑主體結構的沉降，但厚吹填土固結沉降及吹填土對其下土層的附加應力引起建筑物地坪沉降、開裂不容忽視。為解決地坪沉降開裂，可對吹填土及其下土層進行地基加固處理或地坪處設鋼筋混凝土結構樓板。考慮到地坪做成結構板，施工方便、效果好，經濟性強，因此生活用房采用鋼筋混凝土結構樓板做地坪。
1.2.4擋土墻設計為了實現緩緩上升的大“草坡”的建筑效果，生活用房南側需要堆土造坡，與生活用房相接處最大堆土高度超過室外地坪6m以上。為實現不同的堆土造坡形狀，根據土坡的坡度和高度，分別采用鋼筋混凝土擋土墻和加筋土邊坡或自然邊坡。為減少6m多的堆土對生活用房的影響，生活用房周邊人工坡地通過懸臂式輕型鋼筋混凝土擋墻與建筑物分開，人工坡地堆土不直接壓在建筑物上；為使建筑東立面的整體一致，東面采用懸臂式輕型鋼筋混凝土擋墻，擋土墻基礎采用預制混凝土方樁。庭園內的邊坡為填筑邊坡，坡度1:0.7~1:0.8，高度4m~6m，且邊坡上進行綠化種草，上海為軟土地基，自然邊坡難以滿足邊坡穩定，因此采用上海地區較少應用加筋土邊坡，加筋土邊坡下采用水泥土攪拌樁進行地基加固，以滿足地基承載力、邊坡下土層抗滑動穩定性要求及減少邊坡堆土對生活用房的影響。工程案例的成功，為加筋土邊坡在軟土地基中應用積累了工程經驗。
2體型復雜建筑的結構設計
2.1建筑體型生活用房最大圓弧長度134m，超長混凝土結構，展示廳、過街廊挑高一層，樓板不連續，平面凹凸不規則，通過計算，結構的位移比大于1.2，屬扭轉不規則，生活用房為平面不規則建筑，另外個別框架為單跨框架，故應采取抗震加強措施
2.2抗震加強措施按《建筑抗震設計規范》（GB5011-2010），在河岸邊建造丙類建筑，應估計不利地段對設計地震動參數可能產生的放大作用，水平地震影響系數最大值應乘以增大系數，地震影響系數最大值增大系數取1.1。生活用房建筑平面極為不規則，為使結構單元的平面趨于規則，在建筑中部從基礎至屋面設置抗震縫，縫寬100mm，將生活用房分成左、右兩個結構單元。對于單跨框架柱，采用中震不屈服進行抗震性能化設計，加強框架柱的配筋，柱子箍筋全長加密，提供單跨框架的抗震能力。對樓板局部不連續處周邊的樓板定義彈性板進行配筋計算時，采取加厚樓板、板內鋼筋雙層雙向拉通配置，提高樓板傳遞水平地震作用的能力。
2.3復雜結構位移比的控制按抗震規范要求，扭轉不規則時，應計入雙向地震的扭轉影響，且位移比不大于1.5。生活用房、生產用房在地震作用下的位移比由于樓板局部不連續存在越層柱子及屋面為斜坡等，位移比大于1.5，結構分析嚴重失真，此時的位移比也沒意義，所以對生活用房在雙向地震的扭轉影響，通過SATWE計算的位移“詳細輸出”文件手工復核計算來考察結構的扭轉效應，克服了現有設計軟件技術條件的限制。
3結論
（1）建于江邊河灘或厚吹填土等抗震不利地段上的房建工程，樁基礎是此類工程較好的基礎型式，樁基礎既能滿足地基承載力、有效控制建筑物沉降、消除地基土液化沉陷等要求，又能提高江邊河灘坡岸的抗滑移穩定。混凝土預制樁、灌注樁是此類工程優選樁型，預應力混凝土管樁由于抗水平能力差，應慎重應用。
（2）吹填時間短、吹填厚度大的填土場地，由于吹填土的固結及其下土層的壓縮沉降遠沒完成，建筑地坪易沉降、開裂。建筑地坪做鋼筋混凝土結構樓板，施工方便，控制地坪沉降、開裂等效果好，經濟性強。
（3）河岸邊建造丙類建筑，應估計不利地段對設計地震動參數可能產生的放大作用，水平地震影響系數最大值應乘以增大系數。
（4）工程中成功采用上海地區較少應用的加筋土邊坡，為加筋土邊坡在軟土地基中應用積累了工程經驗。
作者：王振庭單位：上海勘測設計研究院
