探究复杂建筑的结构优化设计

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1、探究复杂建筑的结构优化设计摘要：随着社会的进步和经济的发展，人们对建筑使用功能和外观艺术性的要求不断提高，建筑平面形状和立面体形H趋复杂，结构形式呈现出复杂多变的趋势，与此同时基坑越挖越深，越來越大，深度达20〜30m的基坑越来越多并且基坑场地紧张，有些地方紧邻红线，周边几无施工场地，基坑周边环境复朵敏感，邻近大量管线、建筑与地铁构筑物，施工难度大，要求较高，这都给结构设计提出了较大的挑战，要求广大设计人员付出更多的努力，进行更深入摸索与实践。关键词：逆作法；框架-核心筒；复杂建筑结构；优化设计屮图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1工程概

2、述工程为一国际知名酒店管理集团旗下高端品牌酒店，紧邻地铁沿线，总建筑面积5.7m2,其屮地上面积3.7万m2,地下面积2月m2,由21层高塔楼与4层高裙房组成，设置3层地下室，两者地下连成一体，地上通过抗震缝一分为二。塔楼主体高90m,采用框架-核心筒结构体系,裙房高21m,采用框架结构体系。2设计及优化过程中遇到的问题和采取的措施工程设计使用年限50a,设防烈度7度（0.15g）,场地类别为III类。主楼抗震等级为二级，抗震构造措施采用的等级为一级；裙楼抗震等级为三级，抗震构造措施采用的等级为二级。2.1地下室主体结构与深基坑支护逆作法相结合丁

3、程位于地铁沿线，距离地铁较近，周边高层皆先于其施工完毕，基础埋深均小于此工程口本工程基坑深度达16m,属于超深基坑，基坑周边环境复杂敏感，临近大量管线、建筑与地铁构筑物，经专家论证，决定釆用深基坑支护结构与主体结构相结合的逆作法施工技术，即以地下室梁板作为支护结构水平支撑。一般而言，传统逆作法仅是在原设计框柱中设置支护施工所需格构柱，不改变原结构受力模式，主体结构设计需要注意的问题仅在于梁柱节点处及梁纵筋与框架柱内部附加格构柱位置关系，无需做其他工作。但本工程桩已先期施工完毕且大多为三桩及四桩承台，造成框柱内格构柱下桩无法施工，故需格构柱外移，置

4、于框柱外侧，施工时先施工原主体结构梁板，柱子钢筋预留插筋后浇。这样原楼盖梁受力模式转变，在正常使用过程中为主梁者在施工过程中为次梁且梁的宽度及跨数改变，原来两跨可能变成三跨或者一跨且原梁支座可能变为跨屮，跨屮相应变为支座。故主体结构设计应增加一种施工工况设计,把原框柱去除，代之以支护格构柱，主体构件耍按照正常使用工况及施工工况取包络设计且梁配筋也不能按照常规设计，应全部拉通。此种方法成功解决了工程桩先期施工而框柱内无法设置格构柱情况，也可避免在传统逆施下插格构柱过程中，由于施工误差过大造成格构柱挠曲超过规范要求而导致的工程事故，有较强地可控性，但

5、需要主体设计单位进行细心设计，同支护设计单位密切配合。通过逆施解决场地条件带来的问题，通过格构柱的外设解决逆施带来的问题，确保结构安全，取得较人经济效益和社会效益。2.2塔楼核心筒下大体积承台筋优化塔楼采用框架-核心筒结构体系，核心筒除承受较大竖向荷载外，还承受较大水平力及倾覆弯矩，是主要抗侧力构件，其基础混凝土体量及配筋巨大，对工程经济性冇重大影响。出于受力考虑，核心筒下布置较多基桩，呈梅屁形布设，经冲切计算,确定承台高度为2m,经有限元分析，纵筋配筋较大，未采用传统双层双向满铺布设形式，而是采用满铺钢筋+局部附加钢筋形式，满铺钢筋满足规范要求

6、最小配筋率并配置双层双向钢筋网片，附加钢筋为在承台底部局部附加不满足部分且钢筋均以其两侧基桩为支座，从桩边起算满足锚固长度。此种方法可以节省大量混凝土受压区域不必要钢筋，做到经济合理，取得可观的经济效益。2.3框架-核心筒结构0.2V0调整暨核心筒剪力墙厚度优化框架-核心筒结构为多道设防抗侧力体系，框架为继连梁、筒体后的第三道防线，由于其刚度较小，要使其能保证大震下的安全，则需耍对其承受剪力进行调整。此调整数值的大小与核心筒和框架间刚度有关，就本工程而言，由于核心筒尺寸相对平面较大，故核心筒的刚度起控制作用，当核心筒刚度较大时，框架部分0.2V0

7、调整数值较大，框架配筋较人且部分超筋；当核心筒刚度较小时，结构整休位移角及周期比等则不满足规范要求，故需对核心筒墙体厚度进行优化设计。框架-核心筒0.2V0调整要求框架部分承担的剪力不小于MAX[MTN(0.2V0,1.5VFmax),0.15V0]。当底部墙体厚度为500nun时，其框架部分的调整系数较大且核心筒Y向墙体由于框架过弱其剪力均放大1・1倍，说明框架部分刚度过弱，起不到二次设防作用且核心筒墙体进一步放大，配筋困难；经过多轮优化，将底部墙体厚度减小为400mm,框架部分剪力仅需要相对较小调整，而剪力墙剪力则无需调整，此时剪力墙及框架配

8、筋都在经济配筋率范围内且结构周期比、位移比、位移角等大指标都在可控范围内。核心筒墙厚不是越厚越好，而是存在一个合理范围，达到这个范围就可