商业综合体结构设计的探讨

2022-10-27

一、工程概况

某商业综合体工程, 建筑为地上四层 (部分为五层) 、地下二层, 高度为23.95m, 153m×148m, 具备商业、饮食、电影院、游玩、娱乐、图书展示等多种功能, 设计方面体现出稳重、典雅、挺拔的新式古典品位, 是典型的商业综合体建筑。在主体结构方面以少墙 (剪力墙) 的框架结构为主, 结构方面的安全等级为二级, 预设使用期限为50年, 定义为乙类设防, 抗震为三级, 为二级的大跨度框架, 剪力墙为二级, 基础以泥浆护壁钻孔灌注桩, 地下室人防以甲类核六常六设防。

二、工程实际问题

本项目的建筑总长153m, 宽度为148m, 在外立设计方面重视整齐、简洁、美观、大方, 避免缝隙设计, 合理划分建筑空间和功能分区, 柱距9m×9m, 设计较大的建筑空间, 部分位置进行大洞口设计, 实现良好的采光及造型设计, 局部进行大跨度的悬挑及超大跨度的梁的设计, 具体处理方法如下:

1. 形体超长不设缝

在建筑的形体长度过长时, 通常会设计伸缩缝来避免施工时水化热以及由于季节交替温产生的伸缩问题, 同时伸缩缝能够避免混凝土自身的收缩产生的不良反映, 因此在常规建设中通过会将混凝土进行一定单元的条块分割, 来避免约束应力的产生及混凝土面的开裂。在《混凝土结构设计规范》中明确规定, 现浇框架结构的室内或土中伸缩缝的最大间距是55m, 而本项目的长宽大于一百米, 是一种超长的结构建设, 因此设计小于55米的伸缩缝, 不过设计师从美感方面要求不出现设缝, 因此设计施工使用构造技术来避免温度和混凝土收缩对建筑结构产生的不良影响, 其主要措施是:第一, 温度影响很大的顶层部分提高配筋率, 同时根据要求整个楼梯都设计使用双层双向的配筋;第二, 每隔30米设置后浇带, 宽度为1米, 钢筋使用搭界接头, 两个月后浇灌一次;第三, 根据设计要求选用伸缩系数小的水泥品种, 尽可能的少用水泥, 同时加入一定的添加剂;第四, 部分楼梯间增加剪力墙。

2. 楼盖结构分析

楼盖结构在建筑结构中是一种水平构件, 由梁和板构成。楼盖的成本构成中, 需要用到大量的混凝土和钢材, 其成本几乎占到整个结构成本的一半以上。因此科学设计和做好结构平面布置直接关系着一个工程的的最终成本。案例的工程柱网选择9m×9m, 为了以防万一, 制定方案时设计了单道次梁、十字梁、井字梁三种。从成本来说十字梁比井字梁成本低;从结构的安全方面来说, 井字梁可以更好的发挥主次梁的相互作用, 而十字梁荷载正好在主框架梁的最大弯矩处;从美观方面来看, 井字梁可以有效的节约空间, 而十字梁不如井字梁。由于本工程要求含钢率较高, 因此选择了十字梁板进行施工。通过计算十字梁成本更经济合理, 梁截面的高度开始定为1/20~1/15, 主梁高设计为300×800, 次梁高设计为250×600, 在遇到较大的荷载时, 在梁配筋率较大处, 不是通过增加高度而是尽可能的加宽主梁。

对于如何很好的设计商业中庭的是本项目的难点所在。因为中庭是这个建筑商业裙楼的垂直交通枢纽, 是做好室内空间设计及促进整个建筑质量和水平提高的垂直载体, 在这部分建筑进行结构设计中, 通常会遇到下面两个问题:

第一, 因为这一项目的中庭走廊要求不设计柱子, 也就是需要结构承担悬挑4.5米的荷载, 而且大部分还需要作为自动扶梯的支撑梁, 因此悬挑梁的高度是很难有效降低的, 因为在进行科学结构受力计算条件下, 设计变截面的挑梁尺寸为400×1200~800, 在多方验证后可以满足要求;第二, 在这一项目中中庭连桥也是抽柱大跨度的问题所在, 因为本项目的连桥位置需要设计很多增色布置, 因为是餐饮或商场人流密集区域, 在设计中这一地点的荷载大部分需要大于室内店铺, 抽柱产生18米的跨度, 开设打算设计做单向钢梁或预应力梁, 之后在和甲方商议后, 考虑造价成本及施工工期, 就选择了普通的混凝土梁, 这样不仅可以符合承载力的要求, 而且能够在中庭连桥的防火分区交界处设计防火卷帘从而能够留出更高的净高, 从而杜绝了这一位置出现天花最矮处。

三、结论

大型综合性的商业建筑在设计建设中, 有效选择和处理好变形缝, 选择大跨度的梁及悬挑梁结构, 使得建筑能够体现大空间的楼梯设计, 能够很好的体现建筑的立面效果, 更好的表现建筑楼体的功能空间, 本文通过实际案例阐述了大型综合商业建筑结构设计中经常遇到的三类问题的解决办法和对策, 也就是:第一, 当建筑体型大于规范值时时, 可通过混凝土后浇带来加以解决, 来配合过长的建筑温度应力;第二, 在设计大于2米左右跨度的大悬挑梁时, 需要加大梁截面, 或者是通过变截面梁, 再起末端最好延续梁跨以上;第三, 在梁跨大于18米时, 需要重新计算施工工期和工程的造价, 为此需要最好选择常规的混凝土梁;第四, 当进行大空间楼面的设计施工, 或者屋盖使用混凝土屋面时, 最好选择型钢或管桁架来做组合楼、屋面的支撑。

摘要：随着人们生活和消费水平的不断提高, 人们在需求方面日益向多样化方向发展, 因此对于商业性的建筑来说越来越要求其“综合”性能, 只有功能齐全才能满足用户的多样化需求, 这对建筑设计带来巨大挑战和考验。而且这些商业性的综合建筑在外观设计方面有着美观、功能分区等多样化需求, 要求建筑造型具有新时代的特征, 在结构设计方面需要进行大悬挑、大空间、大开洞等方面的设计, 因此给建筑设计及施工带来诸多问题。传统的结构设计中, 较为常见的是悬挑板跨度为2米左右, 而梁跨度基本在12米以下, 建筑的不设缝长度大概为55m, 从而减少因为楼板的大面积开洞产生的平面刚度不连续的质量问题, 提高建筑质量水平。对于不同类别的商业性的综合建筑, 对于上述问题也有着不同的解决和处理办法, 本文在探讨结构设计中常见的问题基础上, 以某工程为例分析了传统商业综合体在进行结构设计时遇到的常见问题及相应的应对策略。

关键词：商业,综合体,结构设计