1         工程概況

    該項(xiàng)目為一文武學(xué)校改擴(kuò)工程，即行政辦公及學(xué)生活動(dòng)中心。其總建筑面積為21976.23m²,建筑占面積1914.40 m^2，地上12層，地下一層，建筑總高位57.05，地下層平時(shí)為車(chē)庫(kù)，人防為甲類(lèi)核6級(jí)常6級(jí)二等人員掩蔽所，人防建筑面積為1670 m^2.該工程?hào)|西均臨主干道路，西、北臨校區(qū)內(nèi)道路，四面道路環(huán)通。路寬均大于5m，滿足消防車(chē)通行，并有2個(gè)出口與城市道路相同。

    行政辦公及學(xué)生活動(dòng)中心主要功能為行政辦公。團(tuán)委辦公、學(xué)生會(huì)辦公、學(xué)生活動(dòng)中心、衛(wèi)生間、電氣及暖通設(shè)備用房，均圍繞豎向交通樓梯和電梯布置。七層至十五層設(shè)有兩部防煙樓梯和一部消防電梯，一層至六層設(shè)有三部防煙樓梯和兩部消防電梯，另外還設(shè)有三部客梯、滿足日程行政辦公和學(xué)生活動(dòng)中心辦公需求。一層設(shè)有消防控制中心，大樓頂部設(shè)有消防水箱間。

    在建筑形體上，第七層向西一次性內(nèi)收24m。達(dá)下一層同方向房屋總寬的37.5％；第十一層西部向北一次性內(nèi)收8～24m，達(dá)下一層同方向房屋總寬度25～75％，均屬于豎向特別不規(guī)則，屬于超限高度。本工程設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組第一組，特征周期0.90s，抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)，建筑場(chǎng)地類(lèi)別IV類(lèi)場(chǎng)地，結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

    該工程由其他設(shè)計(jì)單位完成了擴(kuò)初設(shè)計(jì)，超限高層專(zhuān)項(xiàng)審查和樁位施工圖，現(xiàn)重點(diǎn)闡述后續(xù)配合中有關(guān)上部結(jié)構(gòu)的施工優(yōu)化和基礎(chǔ)施工圖設(shè)計(jì)內(nèi)容。

2上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

    在接手進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)施工圖的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在很多不盡人意的地方，臂如，上部剪力墻布置嚴(yán)重影響了建筑的使用功能，基礎(chǔ)選型不合理，結(jié)構(gòu)自重大，上、下層側(cè)向位移之差偏大，施工周期長(zhǎng)，樁數(shù)太多比較浪費(fèi)，基礎(chǔ)造價(jià)高等等?？紤]該工程為超高層，且已通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)審查，在不改變?cè)Y(jié)構(gòu)形式和動(dòng)力特征前提下，有必要進(jìn)行優(yōu)化處理，既滿足建筑的功能要求，又達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理

分析原設(shè)計(jì)缺陷

（a）（1）軸上，（E）-（F）剪剪力墻靠外外窗布置，嚴(yán)重影響了建筑的使用功能，設(shè)計(jì)上顯然是不合理；

（b）電梯間、樓梯間處剪力墻過(guò)多，以至于中間剛度過(guò)大。為平衡中間剛度，增強(qiáng)抗扭能力，不得不在四周外圍布置更多的剪力墻，從而出現(xiàn)了剪力墻體過(guò)多的情況，是結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大，進(jìn)而加大了地震效應(yīng)，對(duì)結(jié)構(gòu)也是不合理不經(jīng)濟(jì)的。

（C）有四片墻墻長(zhǎng)超過(guò)8m，墻長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)，不合理。

優(yōu)化思路：

    減少中間電梯間、樓梯間的剪力墻數(shù)量，隨著中間剛度的減弱，外圍抗扭剛度也可相應(yīng)減少；取消了嚴(yán)重影響建筑功能布局的（1）軸上（E）-(F)間的剪力的同時(shí)，使剪力墻布置均勻

    實(shí)施：通過(guò)SATWE計(jì)算分析，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出的整體抗震能力沒(méi)有減弱，剪力墻與框架各自所分組的傾覆力矩合理；且結(jié)構(gòu)布置更為合理，取消了西邊封死外窗的剪力墻，使建筑立面得到了保證的同時(shí)，也方便了使用，剪力墻的減少也降低了鋼筋混凝土的用量，從而降低了整個(gè)工程的造價(jià)?，F(xiàn)該工程已通過(guò)使用圖審查，正在進(jìn)行施工。

3樁基礎(chǔ)優(yōu)化

    本工程的場(chǎng)地在校園內(nèi)，擬建場(chǎng)地整體地勢(shì)平平坦，地勢(shì)較低，地貌上屬于閩南東南部濱海區(qū)域。自上而下可分為12層及不同層次的亞層，分別為①素填土；②粉質(zhì)粘土；③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；④淤泥質(zhì)粘土；⑤沙質(zhì)粘土夾粉質(zhì)粘土；⑥粉質(zhì)粘土；⑦灰色沙質(zhì)粉土等。設(shè)計(jì)采用直徑800mm鉆孔灌柱樁，樁短持力選為⑦灰色沙質(zhì)粉土等，單樁豎向承載力特征值3500kN。原磚基礎(chǔ)采用直徑800mm鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)74m，共162根。

分析原設(shè)計(jì)缺陷：

（1）       上部結(jié)構(gòu)傳D+L組合下底層墻，樁總荷重440412kN，單樁豎向承載力特征值為3500kN,設(shè)計(jì)值為4375kN，現(xiàn)布置162根樁，顯然過(guò)多，不合理；

（2）       本工程設(shè)有1層地下室，層高4.450m，室內(nèi)外高差0.35m。該項(xiàng)目場(chǎng)地類(lèi)型為濱海地帶，根據(jù)規(guī)范要求須根據(jù)地區(qū)差異進(jìn)行低水位取值。按照福建較低的濱海地勢(shì)，為地下水或地表水的排泄區(qū)且與海水聯(lián)系密切（隨潮汐變化水位），地下水活動(dòng)頻繁，較難準(zhǔn)確測(cè)定地下水值，根據(jù)最高潮水位，抗浮設(shè)計(jì)水位值一般按設(shè)計(jì)地平面下1.5～2.0m取值。因填土物物質(zhì)成份復(fù)雜且結(jié)構(gòu)松散，浮力計(jì)算不進(jìn)行折減，即浮力折減系數(shù)為1.根據(jù)地、、報(bào)告給出的低水位取值為室外地面以下1.5m計(jì)算，筏板厚1.2m。這樣至少有3.8m的水浮力即38Kn/m²可利用。

優(yōu)化思路：

    分析原結(jié)構(gòu)磚基礎(chǔ)施工圖，有以下兩方面可以進(jìn)行優(yōu)化；（1）上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整后，結(jié)構(gòu)整體荷載減輕，地震效應(yīng)減少，樁數(shù)可減少；（2）充分考慮水浮力的有力作用，減少樁數(shù)。

實(shí)施：

    樁基礎(chǔ)優(yōu)化后，仍采用直徑800mm鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)73m，共119跟。減少43根樁，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。鉆孔灌注樁用鉆機(jī)（如螺旋鉆、振動(dòng)鉆、沖抓、、鉆、旋轉(zhuǎn)水沖鉆等）鉆土成孔，然后清楚孔底殘?jiān)?，安放鋼筋籠，澆灌混凝土。有的鉆機(jī)成孔后，可撐開(kāi)鉆頭的擴(kuò)孔刀刃使之旋轉(zhuǎn)切土擴(kuò)大樁孔，澆注混凝土后在底端形成擴(kuò)大樁端，但擴(kuò)底直徑不宜大于3倍樁身直徑。泥漿護(hù)壁，泥漿應(yīng)選用膨潤(rùn)土或高塑性粘土在現(xiàn)場(chǎng)加水?dāng)嚢柚瞥桑话阋笃浔戎貫?span lang="EN-US">1.1～1.15，粘度為10～25s。含砂率＜6％。，膠體率＞95％.施工時(shí)泥漿水面應(yīng)高出地下水面1m以上，清孔后在下澆灌混凝土。

常用樁經(jīng)：為800、1000、1200mm等。

    最大優(yōu)點(diǎn)：入土深，能進(jìn)入巖層，剛度大，承載力高，樁身變形小，并可方便地進(jìn)行水下施工。相比施工工藝簡(jiǎn)單、過(guò)程中質(zhì)量易控制的預(yù)應(yīng)力管樁施工，鉆孔灌注樁相同承載力下造價(jià)低，鉆孔樁樁經(jīng)可達(dá)到2m以上，而預(yù)應(yīng)力管樁樁經(jīng)最大為1m。通過(guò)JCCAD計(jì)算分析。

4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)

    伴隨著科技的進(jìn)步和計(jì)算的發(fā)展，結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)進(jìn)步得越來(lái)越快，對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴也越來(lái)越重個(gè)，而甲方的要求也在不斷地變化。在工程設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)布置得合理與否，往往決定了結(jié)構(gòu)最終的好壞。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能僅僅滿足于符合規(guī)范的要求，也要注意經(jīng)驗(yàn)的積累，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)不僅要會(huì)做加法，更要會(huì)做減法，將本實(shí)例提供給大家，以期讀者在今后的工作中有所裨益。

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