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摘要：文章介绍了对外经济贸易大学综合体育馆工程结构设计中遇到的几个问题，并结合工程实践，提出了一些建议和解决方法。
关键词：公共建筑；结构设计；问题分析
1 总则
随着人民生活水平的不断提高和精神文化生活的增多，对大型公共建筑的需求越来越多，尤其在我国经历了几次较大地震灾害后，体育场馆作为地震后的应急避难场所,结构设计的安全度更加不容忽视。本文主要讨论在对外经济贸易大学综合体育馆工程结构设计中遇到的几个问题及解决方法。
2 工程概况
对外经济贸易大学综合体育馆工程地点位于北京市朝阳区惠新东街10号，对外经贸大学校内西北侧，总建筑面积为17165m2。地下一层及夹层建筑面积5892 m2，地上建筑面积11273 m2。 该建筑整体造型舒适，外观形似倒扣的方形巨碗。屋顶为马鞍形网架，结构轻盈且采光好。该工程已于2014年9月竣工投入使用。效果图如图1所示：整体结构模型见如图2所示：
3 结构布置及方案选型
对外经贸大学体育馆为单体体育馆，其中地上四层，地下夹层和地下一层， 本建筑檐口高度21.000米，长89.9米，宽63.6米，地下一层为游泳池，地上一层为篮球馆，基础采用梁板式筏基，上部结构采用了框架-剪力墙结构（局部型钢柱、型钢梁），主程序采用PKPM计算，YJK校核，局部节点采用Midas Gen进行节点分析。
4 结构设计中的问题分析及解决方法
4.1 基础结构设计问题分析及解决方法
本工程±0.00绝对标高为41.90m，抗浮水位为自然地坪以下0.8m（绝对标高为42.000m），筏板基底标高为-13.6m（绝对标高为28.3m），水头高度13.7m，基础采用了梁板式筏基，筏板厚度为500mm,游泳池下方筏板为400mm,基础梁截面部分为600mmx1500mm，游泳池部分基础梁截面为500x500mm。抗浮水位较高使抗浮计算无法通过，计算过程如下：
针对问题，在设计中采取了如下措施：
（1）：游泳池下方空旷区采取了素土回填，以增加结构自重。
（2）：基础筏板外挑500mm，用基坑部分回填土压力来平衡水浮力。
（3）：在采取以上两种措施后，还是无法满足抗浮要求，因此在游泳池下方设置了直径为500mm间距为4.25mX4.35m的抗拔桩，有效桩长经过计算为12.5m。
要求桩承载力计算如下：
即单桩抗拔力承载力特征值大于441KN即可。
此外，由于游泳池下设置了抗拔桩，而周边为天然地基，为了避免周围柱的荷载传给抗拔桩引起不均匀沉降，在泳池周围与主建筑分缝脱离的方法来减少基础沉降差异，取得了较好预期效果。
4.2楼层嵌固问题分析及解决方法
关于嵌固问题，《高规》5.3.7规定：地下室顶板作为上部结构嵌固时，地下一层与首层侧向刚度不不宜小于2。在本工程屋面标高为21米，因地下一层周围存在下沉广场，外墙填土很少，没有侧限，导致地震水平力无法通过侧墙传到土体，且不满足《高规》5.3.7侧向刚度比要求，按上部结构嵌固于基础来设计，嵌固部位以上的抗震等级相同。此建筑从嵌固端开始计算高度33.1米，从下沉广场地面算起高度为25.5，高度大于24m，从严设计，此工程按照多层与高层分别计算，取包络设计。
4.3框架-剪力墙倾覆力矩问题的判断分析
在此工程中，只有楼梯间剪力墙体伸至14.310m处，其主要侧向受力构件为混凝土柱，在规定水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值如下表1：
表1 规定水平力下框架柱地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的百分比
《高规》8.1.3规定:
（1）：框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%是，按剪力墙结构进行设计，其中的框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计。
（2）：当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%单不大于50%时，按框架-剪力墙结构进行设计。
（3）：当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%单不大于80%时，按框架-剪力墙结构进行设计，其最大适用高度可比框架结构适当增加，框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按狂接结构的规定采用。
由表1所示可知在三层X向，框架柱地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值为70.23%，Y向也达到了框架柱57.05%，其中X向占比超过规范中对于标准框架-剪力墙规定的50%，进一步分析发现，此层两个方向均有较多的的斜向柱杆件，刚度的增大导致了内力的加大，造成了此处框架柱承受的倾覆力矩较大。处理方案为：框架部分的抗震等级和轴压比按框架结构的规定限制，剪力墙部分的抗震等级和轴压比按框架-剪力墙规定限制，上部结构框架柱和剪力墙均按照抗震等级与下部大跨篮球场一样来设计，即提高抗震构造措施来解决。楼梯间的剪力墙由于建筑要求无法伸至屋顶，顶层为空旷框架结构，综合考虑后此工程采取了框架结构和框架-剪力墙两种结构形式包络设计，取大值来绘制施工图，保证了结构有足够的安全度。
4.4框架-剪力扭转位移比的调整方法
框架-剪力墙结构设计中扭转位移比的调整是建模过程中比较繁琐的一个环节，尤其是在高烈度地区的框架-剪力墙结构扭转位移比超标更为普遍。《抗规》3.4.5规定不宜大于1.20，不应大于1.50，本工程调整完后为1.30，现把调整方法总结为以下几点：
(1) 利用建筑墙体，加强周边剪力墙的刚度（例如加厚、加长、或提高混凝土标号等），尤其是离刚心最远处的剪力墙，提高抗扭刚度，减小结构扭转周期。
(2) 在位移有富余的情况下，减少核心筒的剪力墙厚度或采用弱连梁连接剪力墙，从而减少核心筒刚度，削弱结构侧移刚度，加大第一平动周期。
(3) 如周边有剪力墙，在结构周边加设拉梁，加强周边连粱刚度，增强结构抗扭刚度，减小结构扭转周期。
(4) 在位移有富余的情况下，削弱刚心附近的剪力墙，可以加大第一平动周期。
(5)在既不能加强周边剪力墙也不能削弱中部剪力墙的情况下，可以适当加强周边框架梁的刚度，增强结构抗扭刚度，减小结构扭转周期，此调整缺点是牺牲造价。
控制整体结构抗扭刚度与抗侧刚度之比,控制结构周期比，是对结构整体性能的合理把控，是判读结构是否合理的重要指标。
参考文献
[]GB500l0-2010《混凝土结构设计规范》中国建筑工业出版社
[2]GB5001l-2010《建筑抗震设计规范》中国建筑工业出版社
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[5] JGJ 138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》中国建筑工业出版社
[6] JGJ 7-2010《空间网格结构技术规程》中国建筑工业出版社
[7] 北京迈达斯技术有限公司 MIDAS /GEN分析与设计原理2010
论文作者:张伟青,王洪涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：结构论文; 框架论文; 力矩论文; 刚度论文; 剪力墙论文; 工程论文; 结构设计论文; 《基层建设》2018年第21期论文;