摘要：云南省怒江州人民医院位于云南省怒江州，当地最大的民营医院。本项目建筑面积约3.1万方，为二级综合医院，主要功能为医院建筑，设置二号住院楼、医技楼和儿童专科医院场地，按功能结合抗震缝划分为主楼及群楼两个单体，本文就该医院的结构设计要点进行分析介绍。
关键词：框架剪力墙结构；结构规则性判定；重点设防类建筑结构设计
一.工程概况
拟建的云南省怒江州人民医院二号住院楼、医技楼和儿童专科医院场地位于怒江州人民医院内，拟建位置优越，交通便利。
本项目根据功能及平面布置以抗震缝分为主楼及裙房两个单体,建筑面积：24535.13㎡，平面尺寸: 56.2m×26.3m，地上17层，地下1层，一层层高为为4.8m，其它层为4.5、4.5、4.8米，出屋面楼梯间层高为3.3m，室内外高差0.15m。主要柱网为7.8mx7.9m、6.3mx7.8m。建筑高度为：70.2米，长宽比2.14，高宽比2.67，结构形式：钢筋混凝土框架剪力墙结构，属于A级高度高层结构。
裙房为多层框架结构，建筑面积：3002.19㎡，平面尺寸: 56.2m×14.7m，地上5层，地下1层，一层层高为为4.8m，其它层均为4.5、4.5米，出屋面楼梯间层高为2.7m，室内外高差0.15m。主要柱网为6.9mx7.8m、7.8mx7.8m、建筑高度为：18.3米，长宽比3.82，高宽比1.24，结构形式：钢筋混凝土框架结构，多层结构，主楼及裙楼功能为主楼功能为住院楼、医技楼和儿童专科医院，耐火等级均为一级，设计使用年限为50年。
总体概况表
抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g,设计地震分组为第二组。
二、主要结构材料及截面
1，钢筋：柱、梁主筋采用HRB400级钢筋，柱、梁箍筋和楼板钢筋采用HRB400级钢筋；构造柱、圈梁、零星构件钢筋采用HRB400级及HPB300级钢筋。
2，填充墙材料：内外墙采用MU3.5混凝土多孔砖(900级)（砌块容重不得大于12.00KN/m3）；M5.0混合砂浆砌筑。
3，混凝土：墙或框架柱C35～C45，梁板C35～C40
4，墙厚250~300，框架柱600x600~900x900，框架梁：250x700~350x800。
三.结构规则性判定
（一）住院楼、医技楼儿童专科医院主楼
1、平面规则性判定
（1）楼板连续
X向：有效楼板宽度为楼板典型宽度的74.1%>50%
Y向：有效楼板宽度为楼板典型宽度的76.8%>50%
（2）凹凸不规则
X向：建筑结构平面凹进尺寸14.55%<30%
Y向：建筑结构平面凹进尺寸23.9%<30%
（3）扭转不规则
最大层间位移角：X向 1/ 981；Y向1/ 1038
最大扭转位移比（考虑偶然偏心）：X向1.13<1.2；Y向1.2≤1.2
（4）地上主楼建筑侧向刚度满足侧向刚度比要求，刚度无突变，无薄弱层；竖向抗侧力构件连续；楼层承载力无突变。
结论：无平面不规则（总数少于三项），属于平面规则建筑。
2、竖向规则性判定
①根据计算结果显示，最不利楼层（地上一层）与相邻上一层的侧向刚度比值为1.1057>0.7，依据《抗规》第3.4.3条表3.4.3-2判定本工程无侧向刚度不规则。
②最不利楼层（地上一层）与相邻上一层的受剪承载力比值为0.94>0.8，依据《抗规》第3.4.3条表3.4.3-2判定本工程楼层承载力无突变。
③本工程无竖向抗侧力构件不联系。
④除出屋面楼梯间外无上部楼层收进或突出。
结论：本栋属平面规则竖向规则结构。
（二）住院楼、医技楼儿童专科医院裙房
1、平面规则性判定
（1）楼板连续
X向：有效楼板宽度为楼板典型宽度的28.3%＜50%
Y向：有效楼板宽度为楼板典型宽度的31%＜50%
（2）凹凸不规则
X向：建筑结构平面凹进尺寸0%<30%
Y向：建筑结构平面凹进尺寸47%>30%
（3）扭转不规则
最大层间位移角：X向1/ 603；Y向1/ 678
最大扭转位移比（考虑偶然偏心）：X向1.02<1.2；Y向1.2≤1.2
（4）地上主楼建筑侧向刚度满足侧向刚度比要求，刚度无突变，无薄弱层；竖向抗侧力构件连续；楼层承载力无突变。
结论：有两项平面不规则（总数少于三项），属于平面不规则建筑。
2、竖向规则性判定
①、根据计算结果显示，最不利楼层（地上一层）与相邻上一层的侧向刚度比值为 1.5460 >0.7，依据《抗规》第3.4.3条表3.4.3-2判定本工程无侧向刚度不规则。
②、最不利楼层（地上一层）与相邻上三层的受剪承载力比值为1.0>0.8，依据《抗规》第3.4.3条表3.4.3-2判定本工程楼层承载力无突变。
③本工程无竖向抗侧力构件不连续。
④除出屋面楼梯间外无上部楼层收进或突出。
结论：本工程属平面不规则竖向规则结构。
四、建筑结构分析、选型及设计
采用PKPM软件进行多遇地震作用的计算分析。采用考虑抗扭耦联的振型分解反 应谱法，选择较多振型计算。按《建筑工程抗震设防分类标准》（以下简称《分类标准》）（GB50223-2008）第6.0.8条的规定，其抗震设防类别为重点设防类。依据《分类标准》第3.0.3条的规定，设计按7度0.15g第三组确定其地震作用，水平地震影响系数最大值αmax取为0.132（地震力放大系数取1.1，考虑河岸不利地段)，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6章有关8度的要求加强其抗震措施.
a、各振型振动周期、地震剪力
周期比：周期比最大值为：0.7894，小于规范限值0.9；X向平动振型参与质量系数总计：98.14%；Y向平动振型参与质量系数总计：98.44%，均满足规范相关规定。
b、地震作用下的楼层最大位移
楼层最大位移为1/982满足规范相关规定。
c、其他相关指标
结构的自振周期、位移比、剪重比等各向计算指标均满足相关规范要求。
本工程结构抗震计算，采用振型分解反应谱法，考虑平动和扭转耦连，进行多遇地震作用下的内力和变形分析，控制楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%，或不小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；框架结构进行罕遇地震作用下薄弱层（部位）弹塑性变形计算，控制弹塑性层间位移角小于1/550。框剪结构控制弹塑性层间位移角小于1/800。
五、结构主要措施
1、根据《建筑工程抗震设防分类标准》，本工程属于乙类建筑，应 按工程所在地区抗震设防烈度提高一度的要求加强抗震措施。
2、裙房楼板大开洞周边采取加厚板厚，楼板双层双向配筋等措施。
3、梁与柱中心线偏心距大于1/4柱宽时，加强节点核芯区抗剪箍筋。
4、主楼与裙房间设置抗震缝。
5、基础部分，设置沉降后浇带，调节桩数和桩的间距以防止地基基础沉降不均匀。
6、本工程拟建场地位于怒江河岸边，对结构主体水平地震影响系数 乘以1.1增大系数。
7、悬挑梁较长部分，计算竖向地震作用
六、基础选型说明
（1）地基均匀性评价
拟建场地建筑物范围内分布的土层有①层杂填土、②层圆砾、③层卵石、④层圆砾和⑤层卵石夹⑤1层圆砾，均为怒江河流冲积作用形成，钻探揭露其岩心表现为分选性差，级配极不均匀，重型圆锥动力触探试验测试结果表明其锤击数实测值变化较大，因此，拟建场地应属不均匀地基。
当采用天然地基时，在预计基础埋置深度范围内极可能出现土颗粒粒径悬殊情况，应按规范要求采取同粒径人工砂拌碎石料换填处理，避免地基产生不均匀沉降危害建筑物的使用安全。
（2）基础选型说明
拟建项目为一幢地上6F~16F框剪、框架结构建筑，设一层高度为4.50m的地下室，荷载不很大但建筑层数差异大，地基土层中①层杂填土和②层圆砾地下室开挖将全部被挖除，地下室开挖后基底全为③层卵石层，结合我司2003年11月承担过的《怒江州人民医院1号住院部大楼拟建场地的岩土工程勘察》（地上16F，基础形式建议并采用为加筋条筏板基础）经验，拟建项目可采用以③层卵石层为天然地基的浅基础持力层的加筋条筏板基础，基底如遇漂石，应按规范要求对漂石采用砂拌碎石料换填。
如采用浅基础形式难以满足上部结构强度和变形验算，建议采用桩基础，以⑤层卵石层为桩基础的桩端持力层，预计有效桩长（自基坑底部设计标高起算）8.00m~10.00m，桩基础可选用的桩型有泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。现对上述两种桩型对比分析如下：
（1）泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩：该桩的优点是：桩身强度高，施工速度快，适合于各种岩土层成桩。其缺点是噪音大，造价相对较高，而且施工中的排污不仅对场地及周边的污染较大，排污成本也很高，在斜坡地段施工配套措施费相对较高。
（2）人工挖孔灌注桩：该桩的优点是：桩长可根据地层实际情况灵活调整，造价相对偏低，桩身质量较容易控制，故成桩质量较好；此外，因属非挤土桩，对土的扰动相对小一些。其缺点是施工速度较慢，漂石爆破施工对周围环境影响大，场地距离怒江约36.1m，挖孔桩施工中抽排地下水对周围环境的影响也较大，应控制桩长不宜太长、做好施工中变形监测和选择旱季开挖施工。
经对比分析，本着科学、安全和经济合理的原则，建议本工程基础形式宜采用桩基础，桩型建议采用旋挖钻孔灌注桩，桩径按D=1000mm，桩端以进入持力层深度不小于1.0倍桩径为宜，可获取的桩极限承载力标准值估算值QUK=5100~5600KN。
当采用人工挖孔灌注桩桩基础，桩径按D=1000mm，桩端以进入持力层深度不小于1.0倍桩径为宜，可获取的桩极限承载力标准值估算值QUK=6300~6800KN。
桩的设计、施工和质量检测请依据“GB50007-2011”和“JGJ94-2008”规范执行，初步计算的设计参数详见表5.1。工程桩施工前，应按规范要求，先施工试桩进行单桩竖向承载力静载荷试验，然后据试桩成果确定工程桩承载力设计值；工程桩施工结束后，应抽检一定数量的基桩进行静载荷试验，对其承载力及成桩质量再次复核。
七、结束语
该项目为混凝土框架结构。按《建筑工程抗震设防分类标准》（以下简称《分类标准》）（GB50223-2008）第6.0.8条的规定，其抗震设防类别为重点设防类。依据《分类标准》第3.0.3条的规定，设计按7度，设计基本地震加速度0.15g，地震分组为第三组确定其地震作用，水平地震影响系数最大值αmax取为1.32（地震力放大系数取1.1，考虑河岸不利地段)，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6章有关8度的要求加强其抗震措施主楼为一级框剪结构，裙房为二级框剪结构。
建筑形体及其构件布置的平面一般规则和竖向规则。设计采用PKPM软件对结构进行多遇地震作用的计算分析。经计算分析，结构的自振周期、位移比、位移、剪重比等各项计算指标均满足相关规范要求。通过以上计算分析并采取抗震措施后，该工程的结构设计可满足抗震要求。
参考文献
[1]建筑抗震设计规范：GB 50011-2010,北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2]高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3-2010,北京：中国建筑工业出版社，2011.
论文作者:孙宝权
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/12
标签：楼板论文; 刚度论文; 承载力论文; 结构论文; 位移论文; 楼层论文; 平面论文; 《基层建设》2018年第20期论文;