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摘要：本文以具体工程为例，探讨了酒店项目在工程设计中遇到的难题，论述了针对这些问题的解决思路及过程。在具体设计中，使用牛腿柱合并设备层的方法有效解决了侧向刚度比超限的问题；并针对楼板削弱较大的楼层提出了性能化设计的具体目标，供类似工程设计以参考。
关键词：侧向刚度比、性能化设计、桩刚度、防腐处理
前言：在现今的酒店建筑设计中，由于建筑高度大、层数多、设备所承受的负荷大，因此各设备系统（给排水、空调等）需要按高度进行分区，从而达到有效利用节约的目的，这种情况下，就需要专门设置一个设备层。但设备层所需高度较低，往往造成侧向刚度严重不规则；另外，酒店建筑的一些附属配套功能经常需要大空间，且空间跳跃层次比较灵活，这种布置使楼板消弱较大，水平力传递困难，造成了一定的安全隐患。这些都是复杂而又在实际工程中需要解决的问题。
一般情况下，侧向刚度不规则时，应主要通过调整截面尺寸或提高混凝土强度等级来满足刚度比的要求。但在刚度相差较大的情况下，很难通过采用上面的方法达到要求；对于楼板开大洞及错层造成的楼层平面刚度分别不均，水平力无法有效传递造成竖向构件分配的剪力及弯矩不准确的问题，往往通过增大截面及配筋，提高构件的安全度，但增大截面和超配筋到什么程度，值得探讨。
一、工程概况
本工程为某房地产公司开发的一个大型综合性酒店项目，工程位于威海文登市南海新区，北临金来路面向香水海，西面面向南海湾，南面面向黑森林氧吧，东面为拟建道路。
该项目共包含2栋高层、附属裙房和地下车库，项目总平面大致呈T字形。其中，2栋高层塔楼位于总体平面的东北角，分别为酒店和服务式公寓，二者呈“□□”形状布置，酒店塔楼共21层，结构屋面标高为89.2m，服务式公寓共19层，结构屋面标高80.9m，附属裙房共3层，结构屋面标高为18.9m。其中地下建筑一层，主要功能为后勤服务用房、机动车停车库；地上一～三层为酒店配套功能，大堂、餐饮、会议、宴会厅、游泳、健身等；三层、四层之间设设备转换层；其余层为标准客房区、特色客房区。地上塔楼与裙房间通过设缝分开。参数如下表：
因塔楼的标准客房区和特色客房区空间布置比较灵活多变，且塔楼地下部分有食堂和设备机房等有大空间需求的功能区域，采用剪力墙结构较难实现建筑方案，因此采用了框架-剪力墙结构。将楼电梯等交通核做成剪力墙筒体，其余部分竖向构件采用框架柱，这样既能满足结构位移角要求，又能满足建筑功能要求。
两栋塔楼均为框架-剪力墙结构，其中左侧塔楼受限于建筑功能布局影响，剪力墙偏置（见图1），造成刚心偏离较大，扭转位移比也较大。设计中，在不影响建筑功能的情况下加强了左侧核心筒剪力墙厚度，并在西侧增加了剪力墙，同时尽量消弱右侧塔楼剪力墙，将扭转位移比控制在1.4以下。尽管采取了以上措施，底部加强区刚心仍有一定程度的偏离，对此采取性能化设计，对剪力墙抗剪按中震弹性、抗弯按中震不屈服设计。经过计算，剪力墙布置能够满足性能目标要求。
图2 设备夹层梁柱节点做法
南侧裙房宴会厅主梁跨度26.8m，层高12.3m所受弯矩及剪力较大，普通混凝土土梁很难满足设计要求，因此采用截面为500×2000的型钢混凝土梁（型钢为H1700×300×40×40），并外延一跨。宴会厅西侧为有大面积开洞,合并宴会厅开洞，整个结构单元开洞面积较大，导致竖向构件相对较弱。设计中，加大开大洞周围的楼板厚度（150mm）,配筋双层双向且配筋率不小于0.25%，计算时按弹性楼板计算；对于竖向构件，除按规范要求对地震作用的剪力乘以1.25的增大系数外，还对大洞周边的框架柱进行了性能化设计，其中框架柱按抗剪中震弹性、抗弯中震不屈服进行设计。进一步提高了结构的安全度。
图3 宴会厅周边局部平面图
由于首层与地下一层相关范围的刚度比不满足嵌固要求，因此，嵌固端定为基础顶。但考虑到地下室的实际嵌固作用，需要做嵌固端为地下一层顶的二次计算，墙柱设计时，包络设计。对于北侧地下室顶板高差较大处柱做加腋处理，确保能有效地传递水平力。柱加腋做法见下图：
图4框架梁上部加腋构造
三、基础设计
本工程基底基本都位于淤泥质粉质粘土层，该层土承载力低，压缩性较高，不宜作为基础持力层。基底下6～12m左右为强风化片麻岩,可作为理想的桩端持力层，因此采用了预制高强混凝土方桩，其中仅桩端提供的抗压承载力就达到70%左右。塔楼采用桩筏基础，常规比较经济的做法是整体采用筏板基础，局部荷载较大处采用上柱墩形式以满足柱对筏板的冲切要求。但该工程的桩长较短，桩端持力层为强风化片麻岩，导致桩竖向刚度较大，约2000000。若采用局部加厚筏板的方法，虽然冲切满足要求，但竖向力均集中在厚筏内的桩上扩散不出去，而桩的承载力提供有限，无法满足要求。故只能采用整体加厚筏板的方法来满足框架柱对筏板的冲切。
酒店抗浮水位较高，地下部分采用桩基承台+防水板（承台防水板底平，上面回填房心土）的基础形式大部分满足抗浮要求；但宴会厅及部分地下室（因功能需要降标高），仅采用房心土平衡水浮力的方法满足不了抗浮要求。方案初始考虑采用回填钢渣混凝土的方法来满足抗浮要求，但项目所在地距离钢渣产地较远且该部分所需钢渣总量有限，采用此方案，成本相对较高。因此最终采用了抗拔桩（兼做抗压桩）的方案。
由于该项目滨临海岸，受海水影响，地下水对混凝土结构具中腐蚀性，因此对于防腐要求较高。因此，依据《工业建筑防腐蚀设计规范》及当地经验对基础部分做了特别的防腐处理：①方桩采用C50混凝土,桩型选用AF型(防腐蚀方桩),方桩混凝土中掺加适量的矿粉或硅粉,同时掺加3%GN型防盐蚀剂,且混凝土水胶比不应大于0.40。桩顶设计标高下3.5米范围内禁止接桩，方桩钢筋最小保护层厚度不得小于55mm。②方桩接头处刷两道沥青防腐。③垫层采用C20沥青混凝土150厚，并掺加3%GN型防盐蚀剂。④除方桩和垫层外的构件均采用C40混凝土，水胶比不大于0.40。⑤承台的外表面刷环氧沥青涂层500um。
结束语：本文从真实工程设计中遇到的实际问题入手，采用牛腿柱合并设备层的方法解决刚度比严重不规则的问题；对大洞口边框架柱采用性能化设计的方法为类似项目的设计提供参考。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）
[2]《混凝土结构技术规程》（JGJ 50009-2010)
[3]《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）
[4]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）
[5]《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB 50046-2008）
[6]独基、条基、钢筋混凝土地基梁、桩基础和筏板基础设计软件JCCAD用户手册及技术条件
[7]建筑地基基础设计方法及实例分析（第二版）
论文作者:陈辉
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第15期
论文发表时间:2018/1/9
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