康平公寓结构设计

¹ 建筑结 ¹年4康平公寓结构设计潘国雄（广西建筑科学研究设计院南宁［提要］较为详细地介绍了康平公寓的结构设计情况及结构计算的全过程。着重介绍了基础选型独立基础的计算及上部结构构造处理。［关键词］基础选型柱圆形独立基础结构构造2康平公寓位于南宁市东葛东路体。占地面积为<建筑面积为。¹层地下室为设备用房及停车库；裙房’层，为业主自用的办公楼；主楼3层，为跃层式公寓住宅，层高。图¹为建筑剖面图。基本风压取。抗震设防烈度40类场地，地基土情况见表。场地水文地质条件简单，仅发现少量上层滞水。经过慎重考虑，笔者建议主体结构采用大口径人工挖孔桩基础，利用中风化泥岩层"为桩端持力层。为使柱传力简捷，承台及底板受力明确，采用一柱一桩的形式；外挑地下室基础采用独立柱基，利用粘土层#为持力层。独立柱基由于荷载小*’中式计算约为而桩基可以认为基本上没有沉降。因此，虽然采用两种不同的基础形式，但两者沉降差较小，可以在两者之间预留施工后浇缝，待地下室施工完毕，独立柱基沉降基本稳定后即可封缝。

经过论证，设计时采用了笔者的建议，主楼底部最大桩底直径单桩承载力约最小桩底直径单桩承载力约为。桩端<·柱下圆形独立基础工程参照场地附近已建建筑物而定的点比场地原有地面高，使地下室底板离粘土层#有将近<m的距离。现场试挖表明土层€，&土质松软，极易塌方，独立柱基放坡开挖至粘土层已不可能。为解决此问题，经与业主及施工方协商，决定采用圆形独立基础，即在预制的圆形混凝土护壁内开挖回填土至层#形独立柱基，如图<所示。*’提供的混凝土基础弯矩计算公式及《混凝土结构设计规范*’提供的基础抗冲地基土分 表土类及描述土层厚度淤泥质土：黑灰%%流塑状’⁵注P?为地基承载力标准值l?为桩周土摩擦力标准值lP?为 桩端土承载力标准值。图切验算公式均为按矩形基础考虑的，本工程不能直接套用。根据独立柱基的受力模式，将本工程圆形独立基础的计算方法简述如下：抗弯承载力计算基础所承受的荷载包括柱子传来的力、基础自重*¹及其上覆土重量*!。柱子传来的力包括N（轴力#（弯矩V（剪力。由于柱子只承受地下室顶板和底板传来的荷载，没有风力及水平地震力，因此，V均较小。设计时为简化计N的作用。于是基础所受的力均为竖向力，基底反力为均匀分布。设基底净反力为I（图的弯矩为：#I¯IA’ Ė=N**

图 图相差较大时，按图<所示破坏5相差较小（即趋向于方柱时，可能按图<所示破坏，也可能按图4所示破坏。当柱为圆柱时，按图4所示破坏。不论何种破*’中式即’’=iAA为考虑冲切破坏荷载时取用的基底4中阴影所围区域的面积；在图<中，55OO!在图4中，若柱为矩形柱，则换算成等面积圆柱，令其rOrOO!a !

的形心

其中其他符号在*中已明确 15 至截面I在X方向上的距离D为阴影所示区域。承受弯矩#I¯I的等价矩形截面为A³=O 算出应配钢筋面积A³w方向在基底均匀设置。“方向钢筋面积计算方法依此类推。当柱为圆形柱时，可取’圆周进行计算，如图’所示。此时承受弯矩#I¯I的等价矩形截面应为高度为¹O，半径为r的’圆柱面的展开面，即宽高=算出的配筋面积A³理应按放射形均匀放置在’圆周内且伸过支座。但钢筋有一定的直径，在支座内不可能层层交叉堆叠，因此可将每根放射钢筋按面积投影至w“（例如第4根放射钢筋与w轴夹角为，截面面积为w向投影为在向为分别迭加，并注意与相邻’圆周上相同投影方向的钢筋面积合并是该方向的配筋面积，并沿该方向在基底均匀放置。抗冲切验算由于混凝土为脆性材料础冲切破坏时矩形柱可能存在两种破坏方式+5

解释，在此不再赘述。本工程圆形柱基础配筋见表。应该说明的是，以上抗弯承载力计算及抗冲切验算都是取柱与基础交接处的截面来考虑，设计时基础变阶处的截面也应进行抗弯配筋计算及抗冲切验算。不过，大量的工程设计实例表明，当基础各级台阶的高宽比相近时，不论是抗弯计算还是抗冲切验算，起控制作用的较危险的截面往往是柱与基础交接处的截面。由于本工程为公寓及办公楼图 图标准分享网免费下 占竖向荷载的0*左右，折减值不大。为留有一定的安全度，在垂直荷载计算时不分静、活荷载，将其作为垂直荷载一次输入计算。风振系数及风压高度变化系数由程序近似计算，风载体型系数取。圆型柱基础配 表基底尺寸配筋（双向每个台阶（最大（最小工程采用框架剪力墙结构体系。图*为标准层同二层。为避免梁、柱外露影响住户使用，布置在厅、房的框架柱采用了异形柱的效果。柱肢厚度取墙厚为¹形为"形为˜。由于主体结构从二层开始即为公寓式住宅为3m，而裙房的层办公楼层高为或m裙房与主体间形成错层，仅在及裙房顶层（标高二者楼板相平拉通。对户内楼梯中间层、顶层纵横向框架梁断开处（

不多，不考虑模拟施工分层加载；悬挑部分化为等效线荷载作用于框架上。由于"B*A软件不能分析异形柱的内力及计算配筋，因此计算时把异形柱用等刚度的矩形柱代替，参与结构计算。待计算出这些矩形柱的（N#V后，再单独计算异形柱的配筋。通过计算达到了以下三个目的根据地震周期、位移及地震力判断结构方案的合理性得出各构件的内力及配筋根据结构内力分析，判定结构受力不利部位，并采取加强措施。计算周期与结构位移见表图’中间 周 表结构位 表荷载工况顶点位移顶点相对位移荷载工况顶点位移顶点相对位移最大层间相对位移w向风力向风力w向地震向地震0’*,’’3’¹·设计计算阶段计算采用软件图形输入。由于含有错层结构，因此计算时考虑弯扭耦联；因层数

结构的总重力VУ=*图⁵图*

m#У=m*V*振型曲线连续光滑，无大进大出，无凹凸曲折。第一振型无零点，第二振型在处有一零点，第三振型在及处有两个零点。位移曲线为反*从以上计算结果，结合各项经验系数，可以看到各项结果均在正常范围内，并符合以下规律墙的轴力设计值均为压力柱、剪力墙基本为构造配梁基本无超筋除个别连梁抗剪扭超筋外，墙、连梁均满足截面抗剪扭的要求。计算结果基本正常，可以在设计中应用。*·施工图设计阶段由于程序有计算错层结构的功能（下转第4*页其中第二种方法施工简单，常被采用。但是在个别情况下也需要采用第一种施工方法，故下面将该施工方法也作一简单介绍。图预应力的建立是通过索长的变化来实现的。假定张拉完毕后斜索中初始应力值为，斜索在最终成型后的长度为)，初始下料长度)。大致的施工顺序如下精确下料，并在索的上下两端锚固两条斜索（见图通过节点B椭圆虚线框内的连接装置安装好长硬杆（见图通过节点C的连接装置安装短硬杆的一（图，并通过拧紧连接头C上内螺栓的松紧程度建立起所需的应力值通过节点A或D中虚线框外侧的连接装置安装外侧的竖索（图安装内外侧的水平索（图在所需位置安装交叉索（图最后安装玻璃。四种典型节点的详图见图。在安装竖索前，可能会由于施工的精确性不够，出现硬杆的左侧端点不全在同一竖直线上的情况，此时

可通过调节不准确位置处的内螺栓的松紧程度加以校准。这是一个不断修正的过程’个来回方可达到要求。图五、索桁架的其余形式构应无侧向变形，而在正压、负压下要求索桁架具有对称性。预应力索之间并不直接接触而是通过连接装置或硬杆 图接的，索的两端均需固定在支承结构上。按照上面这些要求可绘出一些其余的索桁架形式，见图’。冯健、张晋同志曾参与部分工作，在此表示谢意。 ¹··有限单元法基本原理和数值方法·北京：清华大学出版社·(·¹QRnew¹（下转第2*页至四层办公楼与主楼的错层可以直接输入计算。程序计算结果表明，错层处梁无超筋，柱轴力为压力，按构造配筋即可满足要求。但由于错层对结构抗震较为不利，错层处的柱由于计算高度变小，其计算高度与柱截面长边之比小于已形成短柱，因此我们在错层处采取了一些构造措施进行加强楼面相平的一、四层楼板加大板厚，取板配筋亦相应加大*错层处柱子箍筋加密区的体积配箍率按规程’¹中表中轴压比大于一栏采用，并沿柱全高加密箍筋，以提高柱的延性，形成强柱弱梁的塑性破坏机制，提高结构的抗震能力。对于因建筑功能要求而被切断与相邻框架在某一方面的联系的框架，我们也作了相应的加强处理。如图¹O所示，在顶层一榀框架中Z¹Z的联系被切¹既非边柱，亦非角柱。它在w方向等同于中

“向则等同于跃层柱，它在“向的计算高度等同于两层楼高。对其纵向钢