大型超市结构设计探索

大型超市结构设计探索摘要：本文通过结合大连山姆会员店设计实例以及相关实践经验，提出对于商场的结构方案选取，针对商场不设缝而提出室内恒温下超长结构的应对以及室外温度计变化剧烈的环境下结构超长的应对措施，以及针对商场荷载大特点而优化结构设计方案，同时总结了一些设计建议，为同类工程所参考。

关键词：商场设计；综合体设计；温度应力；结构设计

1．工程概况

大连山姆会员店地上5层（含夹层），局部地下一层，地面以上高度22.2米，地下室埋深5.7米。总建筑面积地上约51891平方米，总用地面积26758平方米。该建筑类型属于大型超市，柱网较大，商场部位标准柱跨为12米，上部两层大型超市和两层停车库，结构型式采用钢筋混凝土框架结构。

2.商场结构方案考虑

对于商场结构方案选取来说应当在保证结构安全、满足使用功能、符合国家强条规范和节能、环保要求的前提下，尽量做到美观、经济、实用。从工程实践情况来看，针对大型商业建筑独立设置（无塔楼的情况）时一般为3~6层大体量建筑，这种情况的结构类型适宜采用框架结构，不应采用框架剪力墙结构。对于大商业作为塔楼的裙房设置时，当塔楼与裙房之间不能分缝时，可能存在塔楼偏置，裙房尽量采用框架结构，必要时也可考虑框架剪力墙结构。对于本大型商场工程，上部两层大型超市和两层停车库，结构型式采用钢筋混凝土框架结构。

3．温度应力问题及其应对分析

该建筑的使用特点决定了按照国家规范规定设缝会给建筑带来较大的使用不便，对应建筑超市部分由于使用功能的要求而结构设计时采取不设缝。但鉴于该部分建筑水平投影总长120m，按照国家规范要求框架结构设缝距离为55m，该建筑要求不设缝总长已大大超过国家规范要求，仅仅采用普通的加强措施已无法满足设计要求。同时，对该结构采取温度应力计算，经过结构温度应力计算结果表明，如果温差变化较大用加大钢筋用量来抵抗混凝土收缩徐变和温度应力已无法实现。

较大的温度应力会导致混凝土出现裂缝，其主要有两部分组成：（1）混凝土浇捣时的收缩裂缝，此类裂缝在混凝土的裂缝中占到了绝大部分的比例。（2）结构在使用中由于温度变化而造成的混凝土收缩、膨胀应力造成的混凝土结构裂缝，该裂缝在建筑使用的长期变形中出现。特别是在北方温差变化加大地区，该温度裂缝在建筑平面的角部与温度应力云图边界呈同等位置分布。为有效地解决以上的温度应力问题将该问题分为两个部分来解决：

（1）室内恒温下超长结构的应对；

（2）室外温度计变化剧烈的环境下结构超长的应对。

所对应的技术措施：（1）对于结构室内恒温（或较小温度变化）下超长混凝土框架结构的裂缝分布主要和施工期间的工序和混凝土浇捣质量有关，因为温度变化较小，温度应力已不成为决定因素。所以混凝土的浇捣、施工顺序、混凝土的配合比、及混凝土中外加剂成了重要的防治抗裂的技术内容。在超长部位根据不同的平面位置设置出多块混凝土浇筑区域采取分批浇筑，每批浇筑的混凝土区域均以20m区域跳仓浇筑。在建筑中部设置一条贯通建筑长度方向的膨胀后浇带，膨胀后浇带宽2m，在结构屋顶混凝土达到设计强度前不得封堵。

（2）针对室外露天框架结构的使用环境较恶劣，在此位置除了采用于室内相同的技术手段外需要针对该部位的特殊情况做处理。采用与室内相同的技术手段，在楼板顶部车道耐磨层内设置保温层，防止温度影响剧烈，使得结构总体处于温度缓慢变化阶段；同时在楼板底部亦设置保温层。对于本结构的露天区域部位加大板钢筋配筋量。

4．商场荷载大的结构设计应对

针对商场部位荷载较大，商场部位结构设计时要充分考虑到叉车行走荷载，及三米高货架荷载。同时在本商场结构设计时，因为局部夹层的存在使的局部框架梁梁高受到限制，为解决此问题，本结构设计时在梁的布置上采用了几种方案模式来初算评估，方案分别是：

（1）十字交叉梁及其板内仅有双向（每向各一根）次梁。

（2）井字次梁及其板内每个方向两根均部次梁。

（3）单向次梁及其在短跨方向采用两根次梁。

针对商场荷载大特点，通过对上述三种结构方案采取计算分析比较，计算结果中表明，其中方案一的梁配筋及板配筋最大，同时梁的高度也最高，为最不经济的的做法。方案二配筋均匀，平面结构刚度较大，但是配筋梁也不小，同时会造成施工的不便，以及每根次梁均需支模板，该项费用及人工均不经济。而方案三在短跨方向梁配筋较大，但长跨均为构造配筋，同时楼板因为是单向板，在非受力方向配筋可大大减少。

5．商场的基础设计应对

根据本商场野外钻探同时结合当地经验，本工程各岩土层承载力如下：杂填土：不宜作天然地基；淤泥质粉质粘土为fak=75kpa；全风化钙质板岩为fak=200kpa，e0=11mpa；强风化钙质板岩为fak=400kpa，e0=45mpa；中风化钙质板岩为fa=1200kpa，frk=23412kpa。本工程场地抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组为第一组。根据已施工钻孔，初步判定建筑场地类别ⅱ类，属建筑抗震不利地段。从揭露的场地地质条件，拟建建筑物基础型式采用机械成孔灌注桩，桩端持力层采用稳定的中风化钙质板岩。

对本工程采用机械成孔灌注桩应在施工前应进行现场试成孔，以测试成孔可能性及桩参数。同时针对本商场特点进行桩基采取如下应对措施。本建筑类型属于大型超市，柱网较大，商场部位标准柱跨为12米，上部两层大型超市和两层停车库。该建筑位置属于滨海位置，底部稳定持力层（中风化钙质板岩）分布极不均匀，顶部最大高差接近十米但岩层结构良好，属于较好的持力层。由于上部荷载较大在分析该地块地质报告后决定采用长、短桩（墩）基础来充分发挥中风化钙质板岩的承载力。该建筑采用嵌岩长、短桩结合，桩直径分为两种1.0m及1.4m，桩（墩）长6m~24m不等。同时由于持力层较好，嵌岩桩所以不存在沉降不均匀问题。但如何检测桩基承载力成为该建筑桩基施工及检验的焦点问题。直径较小的桩基1.0m直径，采用静压堆载试桩，以节约试桩费用；直径较大的桩基1.4m直径桩承载力已高达14400kn，用较普遍使用的静压堆载压桩已不适合，当地亦无此高承载力的平衡梁，经多方商讨后决定采用钻心取样结合低应变测试来检验桩基承载力。

6．结语

文章通过结合大连山姆会员店结构设计情况，提出对于商场的结构方案选取，针对商场不设缝而提出室内恒温下超长结构的应对以及室外温度计变化剧烈的环境下结构超长的应对措施，提出加强混凝土浇捣质量，以及在楼板顶部车道耐磨层内设置保温层，防止温度影响剧烈，使得结构总体处于温度缓慢变化阶段；通过采取以上措施后该建筑经过一家年的交付使用，未出现裂缝，得到业主好评。另外针对商场荷载较大的特点而提出三种结构优化设计方案，从方案比较分析表明，采取单向次梁及其在短跨方向采用两根次梁方案，在短跨方向梁配筋较大，但长跨均为构造配筋，同时楼板因为是单向板，在非受力方向配筋可大大减少。基础设计结合当地持力层特点及习惯性做法经过优化设计及检验方案得到了业主和当地主管部门的认可和首肯。

参考文献：

[1]冯博，孙攀.