上海新西兰城高层住宅结构设计与施工

上海新西兰城高层住宅结构设计与施工

1型车间住宅结构分析上海新城住宅建筑位于黄浦江新门路以南，新门路以东。该区域交通便利，属于高质量的居住区。主要由1～5号楼高层住宅(24～30层)和地下车库组成。其中1～5号楼为部分框支剪力墙结构，在3层楼面采用局部梁式转换。由于住宅建筑功能布置等方面需求，造成大部分建筑结构在平面、立面上均出现不同程度的不规则，如建筑细长、有转换层、外墙轮廓不规则、凹凸较多、存在大量的转角窗、顶部楼层有跌落等。按照建设部第59号文颁发的《超限高层建筑工程抗震设防管理暂行规定》，1～5号楼高层住宅存在着超限问题，属于超限高层。按规定须向上海市“抗震办”报专项审查。2结构体系的优化设计随着我国的高层建筑发展，建筑高度越来越高，建筑体型、平面布置日趋复杂，有些建筑型状特别不规则。这类建筑目前缺乏防震经验，设计没有充分的依据，规范中还无法订出安全合理的条文，属于超限设计，需进行更多的试验研究。我国工程建设技术标准规定了最基本的安全要求，是勘察、设计和施工图审查的依据，对超过抗震设计规范适用范围的工程，现有的研究工作还不够，很可能存在严重的安全隐患。为了实现超限建筑的设计和建造，就要优化设计方案。超限给结构设计与施工带来较多的问题：(1）结构体型的不规则（见图1）。抗侧力体系的刚度和承载力上下的变化不连续，会使结构产生较明显的抗震薄弱部位，结构对地震扭转效应较大，将会导致地震破坏的严重后果。故在抗震设计中有意识、有目的的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，并加强外围构件的刚度，避免刚度中心与质量中心之间存在过大的偏心，以此来提高结构的总体抗震性能。(2）建筑细长，超过了伸缩缝设置的最大间距要求。由于建筑功能的要求，建筑中间不能设缝断开，那么温度变化和混凝土收缩将对结构产生影响，因为这类间接作用引起的变形和位移对于超静定混凝土结构可能引起很大的约束应力，导致结构构件开裂，甚至使结构的受力形态发生变化。若采用施工后浇带，会影响整个施工工期（施工后浇带宜在两个月后浇灌），后浇带区域的次结构很难施工，雨天进水严重，设备管道很难安装；若采用HEA等化学抗裂膨胀剂，虽然上述问题可以避免，但混凝土养护较麻烦，宜蓄水养护或用湿麻袋覆盖，保持混凝土表面潮湿，养护时间不应少于14d。3工程桩桩基结构及结构体型不规则或平面超长的的结构对地基不均匀沉降非常敏感，设计中应验算结构各主要控制点的沉降量，严格控制建筑物的绝对沉降，避免过大的沉降差，以减少沉降对上部结构的影响。具体措施包括：合理控制基础底板的厚度、强度和配筋、调整桩长和桩位布置、加强筏板基础的整体性和整体刚度等。根据岩土工程勘察报告，拟建场地90.43m深度范围内的土层主要由粘性土、粉性土和砂性土组成,均属第四系滨海平原沉积层。根据土层的成分、结构及土的物理力学特性等综合分析,共划分为9层，其中第(1)层、第(7)层、第(8)层均分为二个亚层，第(5)1层可分为2个次亚层。为减少施工噪音和桩基对道路和市政设施的影响，1～5号楼工程桩采用混凝土钻孔灌注桩，片筏基础，基础底板厚度1100～1300mm，采用双层双向配筋；桩基持力层为(8)-2层(4号楼为(7)-2层)，采用φ800mm(4号楼为φ700mm)混凝土钻孔灌注桩，桩长56m(4号楼为37m)，单桩承载力设计值为4300kN(4号楼为3000KN)，采用轴线桩形式布桩。建筑中心点沉降量控制在90～100mm左右，满足了规范要求。加强了基础筏板中间区段的用钢量，每层各方向的配筋率均不小于0.3%；地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，板厚均取为180mm，采用双层双向配筋，每层各方向的配筋率均不小于0.3%，加强了地下室外墙的水平分布筋。以上措施使超限高层建筑筏板基础的整体性和整体刚度得到加强，基本消除了由于基础的不均匀沉降而使超限高层建筑上部结构出现开裂等破坏的可能性。4弹性动力时程分析的注意事项通过弹性动力时程分析，找到了各楼结构的薄弱层，一般都发生在竖向结构内收及转换层部位，这些部位都将是震害发生最严重的部位，针对这些薄弱层部位以及凹口附近楼面，将根据规范对转换结构及立面不规则结构建议采取的措施进行补充计算和加强构造。另外应加强外围构件的刚度，避免过大的转角窗和不必要的结构开洞；抗侧力构件在平面布置中宜对称、均匀，避免刚度中心与质量中心之间存在过大的偏心。主要采用的构造措施如下：(1）在房屋平面突出过长、形成过深凹口的部位，结合建筑上的使用功能需要设置拉板并加大板厚，板内拉筋双面双向拉通。(2）在凹口楼板周围区域及楼电梯间周围加大板的刚度，钢筋双面双向拉通；同时对弹性板周围及楼电梯间的竖向构件配筋，采用高于其他部位的配筋率和箍筋直径。(3）竖向不规则的结构，存在刚度突变的情况时，也就是在弹性动力时程分析时发现的薄弱层部位，在构造上考虑加强楼层跌落交界处的楼板刚度，加厚楼板厚度，采用双层双向拉通配筋，提高配筋率；对交界处的竖向构件考虑增加配筋率和加大箍筋直径。(4）对转换结构及转换层周围楼层（也就是弹性动力时程分析时发现的薄弱层部位），将仔细对照规范要求采取相应的措施予以加强。(5）考虑到住宅楼与地下车库有缝，为确保两者间均具有可靠的侧限,缝净宽取≥1500mm，缝内填以级配粗砂。(6）对跌落式住宅楼，考虑到各单元间质量、刚度差异较大且基础无法脱开，基础的不均匀沉降将直接影响到上部结构的受力和正常使用，对此类房屋，本设计考虑适当增加桩长，并调整桩的间距，以降低绝对沉降量，从而有效地控制了差异沉降。(7）对于建筑物的超长问题，我们一般采用设置施工后浇带措施，同时对后浇带封闭后仍存在的温度应力问题，采取以下措施：(1)运用SATWE、E-tabs、及时程分析法补充计算，找出该结构在地震力作用下的薄弱层、最大层间位移角，针对这些薄弱环节采取相应的加强措施。(2)通过计算尽可能减少绝对沉降量、从而达到控制沉降差异的目的。(3)严格控制结构的层间位移和顶点位移。(4)温度影响较大的部位：即建筑物的顶层、底层山墙、内纵墙端开间等将配筋率提高到0.3%以上（并采用细筋密布原则）。(5)增加大底板的整体刚度，以调节不均匀沉降的影响。(6)设置必要的施工后浇带，以30m左右设一条（当结构高差一致时），解决混凝土早期收缩。至少60d后用微膨胀混凝土浇筑（注意清洗结合面），后浇混凝土施工温度尽量与主体混凝土施工温度接近，注意做好后浇带两侧的模板支撑，防止变形。(7)尽可能不采用高标号混凝土，如必须采用可考虑利用混凝土的后期强度。(8)对超长、体型不规则的超限高层建筑工程，应改