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摘要：“商业综合体”，是将城市中商业、办公、居住、旅店、展览、餐饮、会议、文娱等城市生活空间的三项以上功能进行组合，并在各部分间建立一种相互依存、相互裨益的能动关系，从而形成一个多功能、高效率、复杂而统一的综合体。本文主要研究了大型商业综合体建筑结构设计相关策略。
关键词：大型商业综合体；建筑结构设计；策略
引言
商业综合体是指以购物中心为主导，融合了商业零售、餐饮、休闲养生、娱乐、文化、教育等多项城市主要功能活动，面向各类消费人群提供综合性服务的大型建筑综合体，其作为全新的一站式消费场所为城市的文明注入了新的活力，逐步成为城市商业布局的主体。在快速城镇化的背景下，大量的商业综合体不断出现，很大程度上解决了城镇化进程中日益突出的人口、土地问题，同时，商业综合体的涌现对于加快城市经济发展、优化城市商业格局、推动城镇化有着巨大作用。
1大型商业综合体建筑结构体系
大型商业综合体建筑功能决定了其柱网必须要大，结合地下车库的要求，柱间距以8.4m～8.7m居多，在中庭多数情况下抽掉一排柱形成17m左右的大跨度，电影放映厅柱网也比较大，进出综合体的主要出入口由内向外的灰色过渡空间，建筑师希望更大跨度的开敞空间，跨度就会达到几十米；层高多在5.2m左右，放映厅在6m以上；多层为主，也有层数很多的。一般采用全现浇钢筋混凝土框架结构体系，层数较多，地震烈度较高时可以采用框架-剪力墙钢结构体系，剪力墙一般布置在不影响使用的楼、电梯间隔墙处，采用钢筋混凝土框架+屈曲约束支撑BRB结构体系，空间利用和经济效益都比较好，屈曲约束支撑作为普通钢支撑在小震及风荷载作用下提供侧向刚度，减小层间位移角，中大震来袭时滞回耗能构件极大的减轻地震危害。
2大型商业综合体建筑结构设计策略
2.1工程概况
某市大型商业综合体建筑总占地面积58625m2，总建筑面积约489533m2。项目共包括1个大型购物中心、1栋办公楼和1栋公寓，整个项目地下室连为一体，地面以下3层，带1个夹层；地面以上购物中心为L形平面，两个塔楼位于L形平面的短边。通过结构分缝，将整个地面以上结构分成2个部分：第1部分为购物中心L形平面的长边，外包尺寸约为305m×173m，属超大体型建筑；第2部分为购物中心L形平面的短边和2个塔楼组成的大底盘多塔楼结构，裙房外包尺寸约为78m×127m。本文主要介绍项目第1部分的设计及分析，即购物中心L形平面的长边，标准层结构平面图如图1所示，典型柱网为9m×11m，其中中庭区域为大跨度，跨度主要为18～30m，局部最大跨度达39m。
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图1标准层平面图
2.2结构体系和布置
工程采用带RBS消能墙的钢筋混凝土框架结构体系，结构以9m×11m柱网为基础；中庭及部分区域为了协调地下车库和上方建筑功能、空间对柱网的不同要求，采取了柱位的局部转换。地下室底板采用平板结构，板厚1000～1200mm。地下室及地面以上楼盖以普通钢筋混凝土双向交叉次梁楼盖为主；针对跨度较大的区域，采用跨越能力较强的型钢梁-钢筋混凝土楼板组合楼盖；地下室局部由于货车车道要求，采用平板-柱托楼盖体系。地面层与东南角室外地坪最低点基本平齐，可作为结构嵌固端。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）（简称高规）对建筑物嵌固的要求，该层楼板板厚不应小于180mm，为充分利用楼板的强度，该层采用框架梁+大板的楼盖形式，不设次梁，板厚180～220mm；地面层、1层和2层室外覆土荷载较重的区域，从防水的角度出发板厚不宜太小，为了充分利用楼板的强度和刚度，同时保证框架柱的抗冲切能力，采用框架梁+大板+柱帽的楼盖形式，板厚400～600mm，柱帽高度1000～1300mm。图1标准层平面图项目的框架柱截面尺寸主要为800×800～1000×1000，框架梁截面尺寸为400×600～800×800（部分构件端部加腋），次梁截面尺寸为（250～400）×600。梁、板与地下室侧墙均采用C35混凝土，框架柱混凝土强度等级由下至上采用C50～C35。
2.3楼板温度应力分析
工程的L形长边外包尺寸约为305m×173m，305m长度内未设结构缝，属于超长结构，应计算温度应力作用的影响。采用SAP2000软件进行模拟分析，模型包括3层地下室及其外墙，但不考虑侧向土压力和水压力对地下室外墙的约束作用，楼板采用膜单元模拟，模型嵌固在基础底板，计算模型如图2所示。结构整体在负温差作用下，梁板构件产生收缩变形，而结构的竖向构件对梁板水平构件形成水平约束，使梁板水平构件产生较大的拉力，同时竖向构件受到相应的水平剪力作用。结构整体在正温差作用下，梁板水平构件主要产生压应力。由于混凝土构件的抗压性能远远优于其抗拉性能，故主要考虑负温差作用，根据已有资料统计分析得到，该项目地上部分最大负温差为－27.9℃，地下部分最大负温差为－6.30℃。
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图2温度应力计算模型
研究结果表明，地下2层楼板中部的最大拉应力为4.62MPa，楼板开洞周围和楼板角部由于应力集中，最大拉应力达8MPa，地下2层楼板采用12@150双层双向配筋可抵抗负温差和混凝土收缩产生的拉应力。地下2层夹层楼板中部的最大拉应力为3.23MPa，采用10@150双层双向配筋可抵抗负温差和混凝土收缩产生的拉应力。地下1层和地面层楼板中部的最大拉应力为4.62MPa，采用12@150双层双向配筋可抵抗负温差和混凝土收缩产生的拉应力。由于地上结构的负温差较大，且地面层夹层楼板受到框架柱的约束作用较大，如果该层楼板不分缝，楼板中部最大拉应力达6.77MPa，采用增加配筋抵抗拉应力代价较大，因此考虑采用悬挑分缝的方式将该层划分为3个区域，分缝后楼板中部的最大拉应力为4.15MPa，采用12@150双层双向配筋可抵抗负温差和混凝土收缩产生的拉应力。1层楼板中部的最大拉应力为3.1MPa，采用10@150双层双向配筋可抵抗负温差和混凝土收缩产生的拉应力。2层以上由于楼板受到框架柱的约束作用较小，楼板承受的拉应力较小，2层楼板最大拉应力为0.77MPa，2层以上楼板最大拉应力为0.46MPa，采用8@200双层双向配筋即可抵抗负温差和混凝土收缩产生的拉应力。
2.4抗浮设计
项目场地抗浮设计水头从西至东为29～17m，水头较高，结构整体抗浮不满足设计要求，需采取相应的抗浮措施。初步设计时做了以下三种抗浮设计方案：
方案一（全抗方案）：因地下室底板标高处岩层大部分为微风化或中风化花岗岩，采用底板满打锚杆的形式抗浮，完全用“抗”的方式压住地下水。通过计算，因水头高，该方案锚杆若用常规的HＲB400或HＲB500，锚杆间距需做到1.5m，并且单根锚杆的钢筋面积还需大于3根直径32mm的钢筋，钢筋用量多且不经济；若采取预应力锚杆，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）要求，预应力锚杆自由段需≥5m，岩石的摩阻力得不到充分利用，锚杆长度过长也不经济。针对上述情况，设计了一种全新的锚杆———免张拉全粘结高强精制螺纹钢锚杆，锚杆体采用1080级精制预应力螺纹钢筋，长度约6m，锚杆间距1.8m。能充分利用钢筋的强度和岩石的摩阻力，施工与一般全粘结锚杆相同。该方案优点是对周边地下水文环境无影响；缺点是施工工期较长，造价较高。
方案二（全疏方案）：场地四周及防水板下设置排水管沟，并设竖向检修井，完全用“疏”的方式降低地下水。该方案优点是地下室底板无需考虑抗浮设计，降低了土建造价，并可大大缩短施工工期；缺点是对周边地下水文环境影响较大，极端暴雨天存在排水不及时、地下车库灌水的可能，影响使用，且后期维护成本较高。
方案三（半抗半疏方案）：根据场地地形及室外地坪，在场地西侧地面层以上设置永久支护，永久支护下设排水管沟，通过水力坡度将地下水汇集至东南角最低处并排入市政管网；地下室底板下在作用下不会发生屈曲及破坏。大底盘裙房1～4层外围框架柱的纵筋最小配筋率提高到1.4%，箍筋加密区最小配箍特征值提高了0.02。
结语
现代商业综合体层数多，体量大，结构的不规则性问题突出，需要运用多种结构形式，多种分析软件和分析方法来满足建筑结构设计的要求。
参考文献
[1]某商业楼板柱-抗震墙结构设计探析[J].马迎，赵国鹏.陕西建筑.2018（03）.
[2]某高层商业办公建筑结构设计问题探讨[J].田力.低温建筑技术.2016（07）.
[3]某超限高层商业建筑结构设计[J].黄均亮.江西建材.2015（11）.
论文作者:杨超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年21期
论文发表时间:2020/2/27
标签：楼板论文; 综合体论文; 应力论文; 温差论文; 结构论文; 商业论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2019年21期论文;