珠海财富中心大厦结构设计

珠 海财 富中 心大 厦结 构设 计 郑 振华（ 珠海 市建 筑设 计院 广 东珠 海 5190）提 要 ： 介 绍了 珠海 财富 中心 大厦 的地 基与 基础 设计 以及 上部 结构 分析 与设 计 ， 包 括基 础设 计与 选型 ， 高 水位 下两 层地 下室 的底 板及 侧壁 设计 ， 抗 拔桩 的分 析与 设计 。 建 筑功 能的 不断 丰富 ， 新 颖的 造型 ， 致 使工 程设 计越 来越 复杂 ， 在 此 ， 作 为一 个从 事结 构设 计工 作的 工程 技术人 员， 非常 愿意 把我 在工 作中 得到 的经 验和 大家 一同 分享 和交 流。 关 键词 框 架核 心筒 结构 地 下室 后 浇带 抗 拔桩 公 用建 筑Abstract:ThisarticleintroducesZhuaiwealthcenterbuildingfoundationadfoundtiondesignadstrctreandsign,icludigthebasicesig.BiligfuctiocotinuoslyFgRich,ovelstyle,t ngi rindesignismoreandmremplex.Then,asnegainginstructraldesigengi rigPrsonl,vrymuchliketoputmyworkexperinceandtoshareadexchane.Kywordsfrm-tubestructre;basement;post-pouringbeltupliftpile;publicbuildings;中图分类号：TB482.文献标识码： A文章编号：1工 程概 况珠 海财 富中 心大 厦位 于珠 海市 香洲 区吉 大建 业二 路与 石花 西路 交叉 口处 ，总 长 68米 、宽 40米 ，是 一幢 综合 性办 公用 建筑 。该 建筑 由 1626层 的主 楼及 西侧 6层 联体 裙房 组成 ，总 建筑 面积 约 478m2， 其中 地下 建筑 面积 8165m2。主 楼高 层部 分总 长 48米 、 宽 31米 。 结 构体 系为 框架 核心 筒 。 地 下室 共二 层 ， 地 下二 层层 高 5米 ， 地 下一 层层 高 7.米 ， 主 要功 能为 汽车 库 （ 部 分采 用多 层机 械停 车库 ） 及 设备 用房 ； 地 上为 1626层 塔楼 ， 首 层层 高 4.5米 ， 二 层层 高 3.9米 ， 标 准层 层高 3.5米 ， 主 体结构 高度 92.40米 ，建 筑总 高 12.米 （含 构架 ） ， 属于 A级 高度 的高 层建 筑。建 筑结 构的 安全 等级 为二 级， 设计 使用 年限 为 50年 ，工 程抗 震设 防烈 度为 7度 ，设 计基 本地 震加 速度 值 0.10g， 设 计地 震分 组第 一组 ， 抗 震设 防类 别为 丙类 ， 建 筑场 地类 别为 类 。基 本风 压为 0.85kN/m2， 地面 粗糙 度类 别为 C类 。该 项 目 在 建 筑 方 案 阶 段 存 在 一 个 难 点 ， 由 于 总 建 筑 面 积 达 478m2， 建 筑 基 底 面 积 为279m2， 规 划 部 门 要 求 总 机 动 停 车 位 为 397个 。 受 场 地 限 制 ， 地 下 室 面 积 不 能 扩 大 ， 且 增设 一层 地下 室带 来造 价的 增加 甲方 比较 难以 接受 ， 故 建筑 最终 采用 局部 增设 机械 停车 位的 方案 解决 车位 不足 的问 题 ， 地 下二 层局 部设 置二 层机 械停 车位 ， 地 下一 层局 部设 置二 层及 三层机 械停 车位 。 增 设机 械停 车位 同时 也造 成了 地下 室层 高的 增加 ， 导 致两 层地 下室 的总 高达 到12.70米 ， 已 接近 一般 三层 地下 室的 高度 。 这 给结 构设 计 、 基 坑支 护 、 施 工等 都带 来了 难度 。2地 基与 基础2.1岩 土评 价根 据珠 海市 建筑 设计 院工 程勘 察分 院提 供的 岩 土工 程详 细勘 察报 告 ， 本工 程地 质条件 如下 ： 地 表下 广泛 分布 有均 匀性 较差 的素 填土 层 ， 其 下为 较稳 定的 强风 化花 岗岩 和中 风化 花岗岩 ，适 用于 嵌岩 桩持 力层 的中 风化 花岗 岩局 部岩 面起 伏大 。各 地层 的岩 土性 质评 价如 下：1、 强风 化花 岗岩 2分 布全 场区 ，埋 深 0.506.0米 ，具 较高 强度 及低 压缩 性， 岩质 硬度 属于 软岩 ，局 部揭 露有 孤石 。 2、 中 风化 花岗 岩 3在 大部 分钻 孔揭 露 ， 揭 露埋 深 6.9029.80米 ， 岩 质硬 度属 于较 软岩 ，是 良好 的钻 （冲 ）孔 灌注 桩基 础持 力层 。 参 照 建 筑地 基基 础设 计规 范 （ DBJ15-31-203） 等 有关 规范 ， 拟 建场 地内 各地 层的 主要 工程 力学 指标 分别 建议 按下 表数 值采 用：地 基岩 土层 承载 力及 物理 力学 性质 指标 值 名 称 承 载力 特征 值的 经验 值 变 形模 量 压 缩模 量 内 聚力 内 摩擦 角Fak(kPa) E0(Mpa)Es(Mpa)C(kpa) (度 )素 填土 1 60 / /16.8017.90强 风化 花岗 岩 2 60 120. / / /中 风化 花岗 岩 3 20 / / / /钻 （冲 ）孔 灌注 桩设 计参 数参 考值名 称 桩 侧摩 阻力 特征 值的 经 验 值 qsa(kpa) 桩 端阻 力特 征值 的经 验值 qpa(kpa)钻 （冲 ）孔 灌注 桩钻 （冲 ）孔 灌注 桩 L5m素 填土 1 / / /强 风化 花岗 岩 2 90 90 120中 风化 花岗 岩 3 / 4502.基 础选 型与 设计拟 建工 程场 地地 势较 为平 坦， 室内 设计 地面 （ 0.0） 相当 于绝 对标 高 25.0米 ， 场地 地下 室埋 深 12.50米 ， 所 测场 地现 地面 标高 为 +2.05+2.80米 ， 即 地下 室底 板处 于现 地面 以下 9.059.80米 ，大 部分 位于 强风 化花 岗岩 上， 局部 位于 中风 化花 岗岩 上。由 于考 虑到 强风 化花 岗岩 承载 力较 高 ， 本 工程 最先 采用 天然 地基 方案 ， 基 础采 用平 板式筏 形基 础 。 主 体部 分底 板厚 度除 核心 筒部 分为 3m外 其余 均为 1.6m， 局 部冲 切不 足加 厚到 1.8米 ， 板 配筋 基本 为构 造配 筋 。 裙 楼及 纯地 下室 抗浮 不足 处采 用增 设抗 拔锚 杆措 施 。 但 由于 裙楼 及地 下室 与主 体受 力相 差悬 殊 ， 控 制不 均匀 沉降 成为 筏板 基础 设计 的关 键 。 经 计算 纯地 下室 部分 沉降 极小 （考 虑基 坑回 弹值 ） ， 而主 楼沉 降较 大， 两者 的沉 降差 不能 满足 规范 要求 。如 在纯 地下 室及 主楼 之间 设置 沉降 后浇 带又 会给 施工 及建 筑防 水等 带来 困难 。 甲 方对 于基 础大 体积 混凝 土施 工产 生的 水化 热及 筏板 较高 的造 价比 较敏 感 ， 加 上当 地高 层建 筑采 用筏 板基础 比较 少， 故最 后采 用桩 基础 方案 。 珠 海当 地常 用的 桩基 础有 预应 力管 桩 、 钻 （ 冲 ） 孔 灌注 桩 、 人 工挖 孔桩 等 ， 由 于场 地中风 化花 岗岩 部分 揭露 有孤 石， 且地 勘报 告宜 不建 议采 用预 制桩 ，故 预制 桩方 案首 先被 否定 。主 楼框 架柱 最大 轴力 标准 值为 280kN， 如 采用 人工 挖孔 桩 ， 可 以做 到一 柱一 桩 ， 而 且人 工挖 孔桩 桩身 质量 及承 载力 最能 保证 ， 但 由于 该项 目处 在珠 海市 区中 心地 段 ， 采 用人 工挖 孔桩需 报相 关部 门审 批通 过才 可以 进行 施工 。 甲 方认 为该 方案 审批 通过 可能 较小 ， 也 考虑 到人 工挖 孔桩 施工 时工 人的 安全 难以 保证 ，最 后决 定采 用冲 孔灌 注桩 基础 。 本 工程 冲孔 灌注 桩桩 径为 10m、 120m、 150m三 种 ， 桩 身混 凝土 强度 等级 为 C35，桩 长 1725米 ， 桩 端持 力层 中风 化花 岗岩 ， 单 桩竖 向抗 压承 载力 特征 值分 别为 720kN、 1050kN、 1650kN。 基 础设 计使 用中 国建 筑科 学研 究院 编制 的结 构分 析程 序 多 层及 高层 建筑 结构 空间 有限 元分 析软 件 SATWE 的 JCAD(2012年 6月 版 )进 行计 算 。 经 计算 核心 筒承 台厚 度满 足 抗 冲 切 要 求 为 2.0米 ， 承 台 板 配 筋 率 大 部 分 在 0.15%内 ， 说 明 核 心 筒 承 台 厚 度 比 较 适宜 。根 据 岩土 工程 详细 勘察 报告 ， 场地 抗浮 设防 水位 为设 计室 外地 坪标 高以 下 0.5米 ，由 于 抗 浮 水 位 较 高 ， 所 以 本 工 程 裙 房 及 纯 地 下 室 部 分 设 抗 拔 桩 。 抗 拔 桩 桩 径 为10m150m， 桩 长 17米 25米 ， 单 桩竖 向抗 拔承 载力 特征 值为 120kN360kN， 桩 身纵向 受力 钢筋 与主 体钢 材一 致均 采用 HRB40三 级钢 ，由 于抗 拔桩 所处 环境 类别 为二 a类 ，且位 于稳 定地 下水 位以 下 ， 按 桩基 规范 JG94-208表 3.53桩 身的 裂缝 可控 制在 0.3m以 内 ，其 中桩 径 1.50米 抗拔 桩主 筋为 42根 28， 配筋 率为 1.47%。地 下室 底板 板厚 为 60m， 底 板底 严格 按裂 缝 0.2m验 算 ， 经 计算 底板 受力 筋配 筋率 大部 分在 0.3%左 右， 主楼 局部 板跨 较大 处支 座筋 配筋 率为 0.9%左 右。 地下 室侧 壁地 下二 层厚度 为 50m， 地下 一层 厚度 为 450m， 两层 侧壁 变厚 度处 挡土 面平 齐， 以利 于侧 壁外 侧纵 筋贯 通， 侧壁 计算 模型 按两 跨连 续梁 ，底 板端 按固 支， 中间 支座 按连 续， 顶板 处按 铰接 处理 。采 用水 土分 算并 按 0.2m严 格控 制侧 壁迎 水面 混凝 土裂 缝。 侧壁 外侧 纵筋 采取 长短 筋布 置 ，以 节约 钢材 。底 板长 度超 过 60米 ，按 规定 在纵 横两 方向 各设 置一 条 80m宽 后浇 带。3上 部结 构分 析与 设计3.1结 构布 置主 体采 用框 架双 核心 筒布 置 ， 底 部加 强区 核心 筒外 墙厚 度为 50m， 其 它层 均为 40m，外 墙厚 度取 大些 有利 于主 梁纵 筋锚 固 。 框 架柱 最大 截面 为 130x130m。 地 下室 顶板 20m，其 余层 均为 120m， 局 部加 强部 位为 150m。 标 准层 梁截 面高 度均 控制 在 80以 内 ， 其 中 12米 跨度 主梁 截面 为 50x80。 为 了尽 量减 小墙 柱截 面 ， 采 用了 墙柱 构件 与梁 板构 件不 同混 凝土 强度 等级 的设 计， 墙柱 构件 C50C30， 梁板 构件 C35C30。3.2整 体结 构内 力分 析珠 海财 富中 心大 厦为 高层 办公 楼， 属于 公共 建筑 ，且 高度 超过 80米 ，根 据当 地有 关要求 ，甲 方委 托广 东省 地震 工程 勘测 中心 对建 筑场 地进 行了 工程 场地 地震 安全 性评 价报 告 ， 报告 给 出 多 遇 地 震 下 的 水 平 地 震 影 响 系 数 最 大 值 为 0.832， 比 规 范 略 大 ， 结 构 内 力 分 析 采 用PKM的 SATWE软 件， 多遇 地震 下 max取 为 0.832， 主要 控制 参数 如下 ：结 构自 振周 期（ 周期 比： T3/1=.7312/.3942=72.3%）振 型号 周 期（ s） 平 动系 数 扭 转系 数1 2.39420.9(0.0+.98)0.12 2.04620.86(0.85+0.1)0.143 1.73120.19(0.16+0.2)0.811） 有效 质量 系数 :X方 向 95.2%， Y方 向 9.50%。2） 楼层 最小 剪重 比： 首 层： X方 向 1.73%， Y方 向 45.38%。3） 规 定 水 平 力 框 架 柱 及 短 肢 墙 地 震 倾 覆 力 矩 百 分 比 (抗 规 )： 首 层： X方 向 30.28%， Y方 向45.38%。4） 最小 楼层 抗剪 承载 力之 比 :X方 向 0.90层 号 :4， Y方 向 0.90层 号 :3。5） 刚重 比： X向 EJd/GH*2=5.81， Y向 EJd/GH*2=4.8。6） 位移 比（ 考虑 偶然 偏心 ） ：X方 向最 大位 移与 层平 均位 移的 比值 : 1.24(第 8层 第 1塔 )X方 向最 大层 间位 移与 平均 层间 位移 的比 值 :1.30(第 29层 第 1塔 )Y方 向最 大位 移与 层平 均位 移的 比值 : 1.36(第 8层 第 1塔 )Y方 向最 大层 间位 移与 平均 层间 位移 的比 值 :1.40(第 8层 第 1塔 )7） 位移 角：地 震作 用下 :X方 向最 大层 间位 移角 :1/1853（ 第 29层 ） Y方 向最 大层 间位 移角 :1/174（ 第 29层 ）风 力作 用下 :X方 向最 大层 间位 移角 :1/2136（ 第 29层 ） Y方 向最 大层 间位 移角 :1/107（ 第