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1、第36卷 第5期建 筑 结 构2006年5月 福建广播电视中心工程结构设计 朱炳寅 (中国建筑设计研究院 北京100044) 提要 福建广播电视中心是一个综合性的建筑群,建筑平面复杂。根据建筑功能和场地的不同情况,工程 采用桩筏基础和桩基础,沉降和承载力满足规范要求。工程电视中心采用钢筋混凝土框架2剪力墙结构,周边 框架柱设置构造钢骨。介绍了工程设计采用的相关措施。结构设计于新老规范的交替之际,结构的弹塑性分 析结果均满足规范要求。 关键词 超限高层 复杂平面 钻孔灌注桩 基础设计 Structural Design of Fujian Broadcast and TV Centre Engi
2、neeringZhu Bingyin(China Architecture Design and Research Group ,Beijing 100044 ,China) Abstract:The Fujian broadcast and TV centre is a compositive building ,and the structural plane is complex. Based on the application function and different ground conditions ,the pile raft foundation and pile fou
3、ndation are adopted. The settlement and bearing capacity meet the demand of the code. The RC frame and shear2wall system is used in the structure ,and the construction steel columns are used along the frame peripheral. The structural design measures are presented ,and the analysis results of the str
4、ucture are satisfied with the code. K eywords:super high2rise building;complex structural plane ;bored grouting pile ;foundation design 1 工程概况及结构形式 福建广播电视中心工程,建于风景秀丽的闽江北 岸,位于福州市西二环路原福建机器厂厂区,是集福建 省级广播电视节目制作、 播出和传输于一体的综合性 建筑群,总用地面积7172公顷;总建筑面积119 947m2。 工程的总平面分区和立面情况分别见图1 ,2。各部分 基本情况见表1。 图1 工程总平面 工程于2
5、002年初开始施工图设计,同年五月底完 成,七月动工兴建。工程结构施工图设计处在新(2001 规范)老(1989规范)规范的过渡期内,按老规范进行结 构的整体分析计算,出图前按新规范复核,按新规范进 行结构构造设计。 各部分基本情况表1 区域名称地上层数地下层数檐口高度(m)结构形式 电视 中心区 广播 中心区 演播 中心区 主楼291110185框架2剪力墙 辅楼5 1( 五级人防)22195框架 主楼19172115框架2剪力墙 辅楼6118100框架 候播楼3钢框架 演播楼4框架 剧场式演播厅4框架 图2 工程立面 工程总平面共设沉缝13条,其中沉降缝5条,伸 缩缝8条,均为防震缝。 2
6、 工程地质概况 根据福建岩土工程勘察研究院2002年5月24日 86 提供的 福建广播电视中心岩土工程施工图勘察报 告,在勘察深度范围内,各地质土层分布见表2。 主要土层分布与物理力学特征表2 土层层厚(m) 层顶标高 (m) ES1002200 (MPa) fk (kPa) 预制桩(kPa)灌注桩(kPa) qskqpkqskqpk 粉质粘土01804160619841453151002520 中砂淤泥41601219051173179141705040 中砂411010160- 1182- 813715220604 000452 000 淤泥质粉 质粘土 1310020100 - 1012
7、5- 16157312801814 粉质粘土11003190- 27118- 3116162203525 粉砂11505130- 29172- 3413415200654 50050 卵石919023170- 33180- 361542270012010 000856 500 ? 强风化 花岗岩 021144- 45171- 5715820550550 场地土类别为中软场地土,场地类别为 类( 类 弱、 类强 ) , 工程抗震设防烈度为七度,基本设计加速 度011g,设计地震分组第一组。不考虑中砂层 的液 化问题。 场地地下水初见深度为21603150m,稳定水位埋 深21403120m,相应
8、的绝对标高为41603180m。地 下水为主要赋存于层 杂填土中的上层滞水,层 , 中为空隙潜水,层 , 的弱承压孔隙水以及强风化中 风化中的基岩裂隙水。层 ,层 淤泥,层 粉质粘土 和层 属相对隔水层。地下水对混凝土结构及钢筋混 凝土结构中的钢筋不具有腐蚀性,对钢结构具有弱腐 蚀性。 依据勘察报告,工程地下水位设计值为绝对标高 5100m(相对标高- 3160m)。工程 0100相对的绝对标 高为8160m。 3 基础设计 工程采用经桩底压浆处理的钢筋混凝土钻孔灌注 桩(泥浆护壁 ) , 桩基的安全等级为一级;桩尖进入持力 层层 卵石层2m,桩底标高约为- 46100m,桩身采用 C35级水
9、下混凝土。依据荷载情况选择不同的桩径。 根据试桩报告提供的桩承载力标准值,选择桩径018 , 110m,单桩极限承载力标准值分别为7 400 ,8 000kN。 电视中心区的主楼为桩筏基础,筏板的混凝土强 度等级为C40 ,厚2150m,板底单向最大配筋量14 025 mm2m。裙楼采用灌注桩加厚度为0180m的防水板的 桩筏基础。 广播中心区的主楼为桩筏基础,筏板的混凝土强 度等级为C40 ,厚1190m,板底单向最大配筋量13 403 mm2m,裙楼采用灌注桩加厚度为0150m的防水板的 桩筏基础。 演播中心区等其他地方,采用桩基础加厚0150m 的防水板。 剧场式演播厅台仓平面范围,基础
10、底板下布设钢 筋混凝土钻孔灌注桩(抗拔桩 ) , 桩径016m,桩长10m, 单桩抗拔承载力标准值(估算值)为360kN ,单桩抗拔 承载力标准值由试桩确定。 4 抗震设计 411抗震设计的依据 工程为重要的广播电视类工程,除架空平台区以 外均属乙类建筑,按本地区抗震设防烈度7度计算地 震作用,抗震措施按8度设计。工程各区段的抗震等 级见表3。 工程各区段钢筋混凝土结构的抗震等级表3 抗震等级 广播中心区电视中心区演播中心区 主楼辅楼、 过街楼主楼辅楼演播楼候播楼 架空 平台区 框架一级一级一级一级一级一级三级 剪力墙一级一级 412结构设计计算 工程主体结构计算程序选用高层建筑结构空间有 限
11、元分析软件SATWE(2001年7月版)。混凝土C30 C50 ,钢筋HPB235级, HRB335级和HRB400级,钢材 Q235B和Q345B。电视中心区主楼(标准层平面见图 3) 的主要计算结果见表4 ,5。 图3 电视中心区主楼标准层平面示意 结构自振周期(取前9个振型)表4 振型123456789 周期(s)21612115115701701580154013401310129 注:第1 ,2 ,3振型分别为y向,x向平动和整体扭转。 位移及剪重比表5 情 况 场地 类别 层间最大位移比uh 顶点位移比uH剪重比 x向y向限值x向y向V0xGeV0yGe限值( %) 11 3861
12、997180011 90611 2283100 %2160 % 11 1561967180011 58311 1903158 %2186 % 112011031120110311201110 116 电视中心区为工程的标志性建筑,结构总高度 14819m,采用钢筋混凝土框架2剪力墙结构,周边框架 柱设置构造钢骨,钢骨率 4 % ,为适应混凝土柱截面 96 变化要求,十字型钢骨变截面两次,由80020025 40变为4002001625 ,做法见图4。构造钢柱的设 置改变了结构的延性,提高了结构的抗震性能。按福 建省规定,电视中心区主楼报 “福州省人民政府抗震办 公室” 进行抗震设防专项审查。
13、对电视中心区主楼进行了弹性时程分析。考虑工 程场地为 类弱 类强的特点,按 类场地进行计算, 类场地进行比较验算。 类场地时结构的弹性时程分析计算依据 福建 省广播中心工程场地类别和场地土卓越周期评价 报 告提供的主要动参数,选用三条地震波:TAFT波(Tg= 013014s) ,天然波GT631和GT632 ,地面运动最大加 速度为44gal。 图4 钢骨柱变截面做法 类场地时结构的弹性时程分析验算,选用三条 地震波:K AR23波(Tg= 013015s) ,EL2Centro23波(Tg =01401 5s) 和兰州人工波LAN32 3( Tg= 014015s) , 地面运动最大加速度
14、为35gal。 相关计算结果见表6。计算结果分析表明,按 类场地进行的结构弹性时程分析计算,结果与按 类 场地所做的结构弹性时程分析计算结果相近,说明工 程场地接近 类。 时程分析的位移及剪重比表6 情 况 场地 类别 层间最大位移比uh 顶点位移比uH剪重比 x向y向限值x向y向V0xGeV0yGe限值( %) 19441855180011 34711 0823129 %2182 % 11 0451832180011 47311 0493110 %2183 % 111101971110019701941100 116 5 结构设计的相关问题 511新老规范交替引起的设计问题 (1)对场地类别
15、判别的不一致性。按1989规范判 别,工程属于 类弱场地,而按2001规范,工程场地可 判别为 类场地。工程设计针对不同的场地类别,按 , 类场地分别计算,比较后取大值。 (2)计算程序的不完全适用性。由于时逢新老规 范的交替时期,结构计算按新老规范分别计算,对重要 部位按两次计算的较大值设计。 512特别不规则多层结构的扭转位移控制问题 工程的候播楼平面为海螺状,平面见图5 ,地上2 层,无地下室,设置局部夹层,结构计算楼层数为6层, 屋顶为高度沿弧向变化的坡屋面。层2以下为钢筋混 凝土结构,上层为钢框架结构。 图5 候播楼屋顶上弦结构平面 上部钢管柱在底部钢筋混凝土柱内的锚固做法见 图6。
16、为满足建筑要求,采用工字形实腹大跨度,钢梁 最大跨度42m,钢梁与钢管桁架连接,做法见图7。外 侧圆形柱锚至基础顶面,结构的抗侧刚度随平面位置 的不同而变化。 图6 上部钢管柱在底部钢筋混凝土柱内的锚固做法 现行结构计算程序的楼层位移比输出中,将楼层 质心处的位移确定为楼层平均位移,与 建筑抗震设计 规范(G B500112001)第31412条的规定不符,这种取 值原则对于对称结构误差不大,但对平面特别不规则 的结构(如工程候播楼)则计算误差很大,故对输出结 果对照规范要求进行手算复核,在层间最大位移比复 核计算中,应注意计算楼层与实际楼层的区别,按实际 楼层复核,相关复核结果见表7 ,满足规范要求。 513桩底压浆问题的
