摘要:本文重点阐述天台山酒店项目建筑结构设计的难点。该项目位置龙山景区属于浙江丘陵山区,山丘占82%。天台山四面环山,中部为较为平坦的丘陵盆地,整个地势东北、西北、西部较高,东南较低,天台山龙山景区一期工程项目属于旅游度假酒店项目依托此地理位置而建,需要充分考虑环境本身对项目基础,挡土墙,以及为平面各种功能美观性考虑的特殊造型的剪力墙。同时它需要考虑建筑平立面,建设单位的经济效益以及结构本身的合理性,这些都是建筑结构设计过程中需要重点考虑的难点。
关键词:难点;度假酒店;基础;挡土墙;特殊造型剪力墙
1引言
建筑概况:天台县龙山景区一期工程位于天台县龙山景区内,规划用地面积为7467m2,拟建会所、茶室、标准间、豪华套房共8幢建筑,高2~4层,总建筑占地面积约为5819m2,总建筑面积为11033m2。此项目建筑环龙山景区的上天湖而建。茶室大堂,处于酒店大堂及客房区的道路沿途,依山而建,面朝湖景。酒店主体客房区,根据原有的山体地形,组团分级布置,层层跌落,既保证每个组团的客房用户有独立的公共庭院,又能使每个组团不被 前方建筑物所遮挡。在客房区,独立配置了一个多功能会所,其露天游泳池利用山体的高差,创造了池水与湖水相连的奇妙景色。VIP套房位于客房区往南的半山腰上,向南向北风景绝佳,拥有独立的院落及亲水平台。
结构概况:1. 工程地点:浙江省天台县;建筑物功能:酒店。2、结构设计基准期为50年,结构设计使用年限为50年,建筑结构安全等级为二级,地基基础设计等级为乙级,抗震设防烈度小于6度,设计基本地震加速度小于0.05g,基本风压0.75kPa,地面粗糙度B 类,基本雪压0.30kPa。
2 该项目设计过程中难点问题
(1)基础:
普通项目:地质情况单一,场地平整,基本上各个建筑单体的标高都是相差不大,土层情况基本相似。
该酒店项目:各个单体的标高相差较大,且单个单体的内部标高也可能有明显差异,这个就导致结构平面桩基的顶标高和桩长以及各个单桩的承载力有所不同,还有可能各个单体采用的基础形式也有所差别。
总体来说根据建筑物结构及荷载要求,并且结合地基土埋藏深度,该项目总体采用条形基础,独立基础和桩基础,并且可能在单个单体中可能基础的埋置深度都不相同。
基础设计流程:1、仔细研读地勘报告初步,根据建筑标高确定基础的埋置深度来初步确定基础形式和埋置深度2、检查埋置深度和基础形式是否在单个单体内部发生变化。3、确定不同形式基础的范围特别是交界处基础形式和标高。
设计流程中具体问题及解析:
1)针对天然基础和桩基础是否同时采用问题,可以参考《抗震规范》3.3.4条规定,相应的措施可以理解为对上部结构的相关部分采取补充变形验算,加强连接构造,增强变形能力等技术措施,此条是对于抗震结构的规定,但是对于非抗震结构规范没有提及,天台山地勘报告里面建议可采用天然基础,部分采用桩基(墩基础),需要在审图中和审图单位具体进行沟通。
2)对于桩长小于6米的人工挖孔桩按照墩基础进行设计。
3)对于基础形式和底标高不同的交界处为重点区域应画出清楚明确的详图便于施工。
4)对于电梯基坑没有在基础底面的这种形式,需根据《荷载规范》10.3.1条考虑电梯竖向撞击荷载的影响(电梯竖向撞击荷载标准值可在电梯总重力荷载的4-6倍)范围内选取,电梯总重力荷载为电梯核定载重和桥厢自重之和。此种情况下:首先这种悬空的电梯基坑底板一般要比普通楼板厚,至少要取值250mm,甚至300或者更厚。其次荷载取值,理论上悬空的电梯基坑底板要能承受电梯突然坠落的冲击荷载。所以荷载会非常大。一般有两种取法,如果在设计之初就能拿到电梯厂家提供的电梯样本,那么可以根据电梯厂家提供的集中力,来分摊到电梯基坑底板面积上得到面荷载。这个集中力电梯厂家一般都会提到的而且非常大可能达到几百千牛。不过设计之初,一般都很难拿到这些数据的所以都是采用第二种办法。即查看《荷载规范》10.3.1条关于撞击荷载的规定,该跳规定了各种不同电梯的撞击荷载,即是电梯桥厢突然意外坠落可能传给基坑底板的撞击荷载。往往是电梯桥厢荷载和设备重量的4-6倍,按照这个数值取值一般也是够得。
(2)挡土墙:
普通项目:一般有地下室的按照一般地下室挡土墙计算,无地下室的按照一般外墙计算就可。
该酒店项目:各个单体的挡土墙和坡道挡土墙的区分:有个别的单体一侧靠近山体或者一侧有土情况的出现,这样可能是部分外墙要按照挡土墙的要求来进行设计,或者是要按照地下室外墙和挡土墙的要求同时满足来设计。同时单面挡土墙可能存在挡土的位置不同,而所需要的标高不同,所以要按照建筑和具体情况来仔细核对和调整。同时也会导致计算时挡土墙的高度有所不同要分段进行计算。
总体来说由于建筑外立面要求和具体基础环境问题导致该酒店项目地下室外墙设计比较繁琐复杂,需要反复和建筑设计部门确认和复核挡土墙位置和标高,并且在后续施工中需要及时配合和修改,避免误差。
上四图分别为会所、茶室、VIP套房、客房
举例1:会所平面剖面图可知该单体的一侧为大面积的游泳池,一侧为挡土墙,并且该挡土墙标高伸至三层楼面标高,并且该侧的挡土墙顶部标高并不相同。
举例2:茶室部分左侧部分和后侧均为顶标高不一致的挡土墙。
举例3:VIP套房按照地势左高右低导致结构挡土墙从左到右的顶标高和底标高都是逐渐下降,需要分开区分各个挡土墙。
举例4:客房部分右侧部分挡土墙一侧需要配置挡土墙。
挡土墙设计流程:1、明确该项目所有单体的各个地面标高情况,以及外墙面挡土部分顶标高,并在结构设计图中标记区分2、根据建筑情况,确定结构设计中整个需要设置挡土墙的部分3、区分该挡土墙不同顶标高墙体的位置标记区分。4、根据建筑提资和地勘报告确定各个挡土墙底标高。
设计流程中具体问题及解析:
1)地下室外墙可以按照PK计算。若是计算墙体配筋,墙体高度可以计算到基础顶,若是计算附加给基础的弯矩,就需要计算到基础底。
2)纯地下室部分顶板(即无地上结构部分)与主楼顶板标高相差较大,嵌固端不在地下室顶板时,高差部分仍然为挡土墙,不能遗漏。
3)挡土墙厚度不应小于250mm,裂缝宽度不得大于0.2mm,并不得贯通,钢筋保护层厚度应根据结构耐久性和工程实际环境选用,迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。(《地下工程防水技术规范》)
4)一般地下室外墙配筋率要求参照《给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》。高层建筑地下室外墙设计应满足水压力及地面荷载侧压作用下承载能力的要求,其竖向和水平分布钢筋应双层双向布置,间距不宜大于150mm,配筋率不宜小于0.3%。
5)设计师尽量避免地下室外墙与框架柱混凝土等级不同而造成施工困难,与外墙相连的柱混凝土等级改为同外墙相同,并且需要重新复核柱轴压比和配筋等问题。
(3)特殊剪力墙:
普通项目:一般剪力墙都是L型或者T型非短肢剪力墙这几种普通的剪力墙进行布置。
该酒店项目:由于建筑平面的要求有许多不规则形状的特殊剪力墙:这种类型的剪力墙在规范上没有明确的进行规范,同时也没有类似的情况进行参考,此项目存在大量弧形的短肢剪力墙以配合建筑平面的要求。
总体来说建筑平面要求该项目剪力墙造型和普通剪力墙有所区别。
特殊剪力墙设计流程:1、根据建筑平面上下能对应的位置确定能建立结构特殊剪力墙的范围。2、按照建筑结构平面的门窗洞口位置修改剪力墙长短。3按照初步设计的剪力墙建立结构模型,并且调整剪力墙大小,并且反馈给建筑设计人员按照结构提资修改门窗洞口。
举例1:
设计流程中具体问题及解析:
1)非抗震地区多层建筑剪力墙结构很少见,比较特殊,暂无可参考的资料,按照《混凝土规范》9.4.8条尽加强墙肢两端,类似抗震等级为四级的非底部加强区构造边缘构件,但无阴影区范围,箍筋体积配箍率、纵筋配筋率等具体要求。由satwe技术条件及咨询pkpm公司知,剪力墙计算均按边缘构件设计并出计算结果,边缘构件配筋计算结果应以分析结果和图形显示的第三项“墙边缘构件简图”为准,所以天台山项目剪力墙按照构造边缘构件设计配筋。
2)天台山项目特殊剪力墙多数为弧形平面,位于房屋四角,结构规范、图集均没有提及此种剪力墙,也无实际工程案例参考,结构设计措施如下:边缘构件:按构造边缘构件配筋a、纵筋计算面积为0时,按照以下要求:例1:一字型暗柱阴影区200*400,纵筋不少于6Φ12纵筋间距不大于300箍筋不少于Φ6@250。例2:弧形墙起弧点至终点作为构造边缘构件,纵筋间距不大于300,配10Φ12,As=1131,配筋率=1131/22/942=0.6%,箍筋不少于Φ6@250。b、计算面积不为0时,按照构造边缘构件配筋,配筋范围参见SAT-8第三个选项的边缘构件:剪力墙水平及竖向分布钢筋:不少于Φ8@250;剪力墙连梁:全长配置箍筋,不少于Φ6@150。
结论:在整个项目的设计过程中,重点就是把握这些难点,这些难点就在于设计过程中对于建筑整体和个体的把握程度,需要很仔细的检查和核对,一旦出现问题会造成施工上困难。此次项目中的基础和挡土墙重点还是在于结构地形和建筑平面比较复杂造成我们结构设计和计算过程中需要配合的地方过于繁杂,而其中的圆弧形状的剪力墙则是在往常的项目中都没有具体遇到过的,并且规范中没有提及,所以我们需要灵活运用现有的规范和相关结构设计的知识来解决这个问题。
参考文献:
[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
[2]《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
[3]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
[4]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012