大底盘结构设计与计算分析

（中山中瑞建筑装饰工程有限公司，广东 中山 528400）

大底盘结构设计与计算分析

陈新军

（中山中瑞建筑装饰工程有限公司，广东 中山 528400）

随着建筑行业的不断发展，为满足人们对建筑的大量需求，大底盘的需求空间越来越大，大底盘结构逐渐受到重视，本文主要以具体工程为例，分析探讨了大底盘结构的主体结构设计与计算，希望能为相关人员带来一些帮助。

大底盘结构；结构设计；结构计算

随着人们对生活水平的逐渐提高，对于住宅配套工程的停车空间等需求原来越大，在多栋高层建筑的底部为满足人们的需要通常会采用大底盘设计，本文主要以具体工程为例，结合结构特点，分析大底盘结构设计与计算。

1 工程概述

本工程由两层地下室、裙楼和主楼组成，属于商住两用的综合建筑，总高度为96.6m，总建筑面积设计为70540 m2，地下室2层为人防地下室，平时作为停车库，总建筑面积为11260 m2，地下室一层总建筑面积为11190 m2，裙楼1～3层为商场，4～5层为备用层，5层以上为住宅层。本工程设计抗震防烈度等级为8度第一组，建筑场地类别为III类。在主楼的设计中采用了筏板基础和灌注桩设计。

依照建筑的使用要求和规范要求，主楼建筑结构采用的是现浇钢筋混凝土框架，在平面设计中，剪力墙设计在楼梯和电梯间，楼盖梁采用的是宽扁梁设计。在地下室的平面设计中，外墙采用钢筋混凝土，停车场柱网设计为8.4m。在剪力墙的设计中，车库楼梯、通风道等处设置了剪力墙保证高层建筑的抗震力。

2 大底盘结构计算

在本计算中采用的是SATWE软件，考虑了逆转藕联，整体结构的设计采用抗震分析计算，结构的振型结构和自振周期见表1，以扭转为主和以平动为主的第一周期相差0.82s，设计要求符合JGJ3-1020中的规定。

每个振型的侧振成分和扭转成分之和均为1.0，测针振型的异地周期和第二周期很接近。在常规的剪力墙结构的设计中，自振周期一般设定为（0.06～0.12）n， n代表建筑物的楼层数，从表1中可以看出本工程属于一般的剪力墙结构设计。

图1 振型曲线

表1 结构基本自身周期

表2 结构最大位移和位移角

表3 特征点计算沉降值

从计算的振型图中，可以得到以扭转为主的振型主要集中在在了前三个振型中，这与结构平面以及机构整体刚度相关，31层以上的机房质量和刚度最小，顶层转角最大，如图1所示。在裙楼高度内，结构变形很少，住宅的楼层越高位移逐渐加大，说明在此设计中主楼结构的震动受到裙楼的设计影响，在地震作用下在顶层X向出现最大位移角，在第15层出现Y向最大位移角，结构最大位移和位移角见表2。

在验算计算结果中，采用了时程分析法计算弹性时程时程分析法与底部件立法最大的差别在于能够计算出每一时刻存在的地震应力。建筑物结构自振周期要比地震波的持续时间大3～4倍，地震波的时间间隔取0.2s，建筑物结构基本自振周期需要超过12s，输入地震最大减速度为70cm/s2，分析弹性时程结果，每个计算结果都必须大于振型分解底部剪力的65%。

在桩基承载力计算中，地下车库部分设计的人工挖孔桩直径0.9m，桩端阻力特征值为1100kPa，要求桩端进图持力层至少2m，若是取扩大头直径为2m，依照设计要求，单桩竖向承载力特征值为Quk=Qsk+Qpk=2746，满足竖向承载力的要求，桩身强度为0.65FcA =3707，满足要求，式中A为桩身面积。

在地基变形验算中，桩身刚度与地基相比认为是无限大，桩底沉降部分包括群桩效应、桩身压缩变形等。在桩顶外荷载作用下，桩底土的竖向应力较小，在平面上的竖向压力为1.5D，桩距若是大于1.5D，群桩效应就很小，可以不计，在本工程中桩距全部大于1.5D，因此在计算中不考虑群桩效应，由于扩底桩桩长很短，因此认为有摩擦造成的沉降很小，不计算。桩顶沉降S=Sbl+Sc，Sb1指的是桩身的压缩变型，Sc指的是桩底土的压缩变型。计算结果见表3。

3 大底盘结构采取的措施

通过以上分析，可以看出裙楼的刚度对于楼房的振型影响是非常大的，尤其是底阶振型，影响更加明显，裙楼的设计将会直接影响主楼结构的震动，主楼在裙楼高度范围内结构变形很小，裙楼以上的高度结构变形就比较大。在此建筑的设计中，由于结构整体刚度设计并不对称，因此建筑结构会在水平向地震力的作用下出现扭转，因此在设计中，需要增加裙楼屋顶层屋面板的厚度，保证地震力的传递。

针对本工程计算结果确定结构的最薄弱地方，为提高抗震性能，除去一些材料的质量因素之外，在设计中采用以下措施。主楼6层以下的楼房设计，框架柱设定了由附加纵向的芯柱，附加截面积超过柱截面积的0.8%。主楼和裙楼的抗震等级都依照一级进行设计。在地下室的衔接中，设沉降后浇带，采用高标号的混凝土浇筑，由于单桩荷载力较大，因此在堆载中时间不能过长。针对大体积混凝土的使用，需要保证混凝土使施工完成后大于设计强度的1.2倍。

主楼的设计核心筒（主要是楼梯以及电梯）、建筑1层、建筑4层所采用的楼板需要进行加厚处理，在这里采用的是双层双向配筋，严格控制主楼4楼以下剪力墙的轴压比，加强31层以上的剪力墙配筋。

结语

综上所述，本文主要以具体工程为例，分析研究了大底盘结构设计与计算。当前的住宅建筑通常是钢筋混凝土结构体系，因此需要正确对待超长结构的裂缝问题，在各个独立单元的设计中需要合理布置结构形式，为提高建筑的结构安全性和延展性，可以设计沉降观察点等。

[1]吴晟彦.大底盘结构设计与计算分析探讨[J].科技传播,2011,7(15):17-19.

[2]肖从真,刘军进,黄国辉,等.部分弱连接大底盘塔楼偏置结构地震仿真分析及设计建议[J].建筑科学,2013,21(05):6-10.

[3]李正,马玉虎,马振庭,等.某大底盘多塔框支剪力墙结构设计与分析[J].建筑结构,2014,4(05):57-61.

[4]曾宾.大底盘多裙房高层建筑结构基础隔震性能分析与研究[D].广州大学,2013.

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