华联物业管理用房坐落在湖边的山坡上, 因为要尽可能亲水, 又不能破坏茂密的树林, 建筑采用大悬挑结构。整个建筑物像在半山腰探出1个栈桥镶嵌在白色的房子里, 下面是茂密的树木, 非常醒目, 蓝色玻璃、金铜色屋檐、白色外墙与周边的绿色融为一体 (见图1) , 但也给结构设计带来不小挑战。

悬挑结构体系的布置非常重要, 本工程平面呈T形, 一竖为悬挑部分, 到仿铜铝板外缘, 总凸出为22m, 是275m²的展馆, 展馆外三边是3m和5m宽的外廊, 屋顶部分是花园, 体量和质量非常大 (见图2, 3) 。白色建筑物是一横, 径深只有33m, 楼层只有2层。结构选型为框架-抗震墙, 抗震设防烈度为6度, 设计分组为第一组, 场地土类型为软质岩石, 建筑场地类别为Ⅱ类, 设计特征周期0.35s。抗震等级为三级, 建筑结构安全等级为二级, 房屋的设计使用年限为50年。

本工程首先要解决的问题是巨大倾覆力矩。山上部分体量不大, 不能成为悬空展馆的“母体”,

1) 需增加 (19) A～ (19) H轴的重量和刚度, 在结构布置和估算时采取部分山体压在建筑屋面上, 增加重量, 结构形式为框架-剪力墙结构, 尤其在讀) 轴和 (10) 轴处设混凝土剪力墙, 边框架均为型钢混凝土柱和型钢混凝土梁, 悬桃大梁也从这两片剪力墙上伸展出去。

2) 在混凝土墙下设置锚杆, 扎在山体中。另外, 整个悬桃部分采用钢结构, 最能表现建筑的通透。

3) 在悬桃体下部适当位置设置V形斜撑, 斜撑设为两端铰接是受轴压杆, 轴力分别为3 500kN, 两端铰接节点是关键, 经过优化上下节点均改为轴铰式铸钢节点。应用SBAQUS有限元分析软件在各工况下进行模拟分析。斜撑受压杆采用钢管混凝土, 600mm×30mmQ390无缝钢管, 管内为C80灌浆料。如图4所示。

因为是大变形结构, 所以在风载取重现期100年, 又是临湖, 地面粗糙度定义为A, 风荷载体形系数是因为山坡与悬挑的大展厅形成30°夹角, 风荷载的体形系数u取1.6。计算时讨论2种工况:工况1:1.2恒荷载+1.4活荷载+1.4×0.6风荷载+1.4×0.7雪荷载 (同时考虑雪堆积荷载) , 工况2:1.2恒荷载+1.4风荷载。

建设过程中需控制钢结构变形, 悬挑部分是展馆, 外围是外廊和观景阳台, 屋顶部分是花园, 均为人流集中的地方, 计算时选择合理的钢梁控制变形量非常关键, 建筑净高和层高均已确定, 所以选择钢梁和节点形式非常重要。确定钢结构各构件后, 计算最大位移为7cm, 最大风作用下的摆动为4cm, 满足要求。

根据浙江省地矿勘察院《岩土工程勘察报告》。拟建场地是个山坡, 东南侧20°～30°坡, 西侧是37°～45°陡坡, 三面临湖, 是个半岛。地表下1.5m左右是中等风化泥质粉砂岩岩石。裂隙较发育, 岩芯多呈短柱状-柱状, 局部呈碎块状, 产状140°∠35°, 由于建筑物位于陡坡边上, 基础应以稳定的岩体作为持力层, 所以要求勘探单位第2次对山地进行针对性勘探, 要求分析岩石纹理及产状对受水平拉力的影响, 要求探明建筑物坐落的整个 (建筑物上下) 山体裂缝和岩石裂隙, 明确山体滑坡体对建筑物的影响, 主要对地基土的稳定性进行鉴定。本工程有一个大悬挑体, 产生大的倾覆力, 分解成1个弯矩, 另1个是水平力, 讀) 轴或 (10) 轴上水平力为2 600kN。持力层选在3号土层中等风化泥质粉砂岩岩石, 地基承载力特征值4.5MPa, 基础设计等级为甲级, 桩基安全等级为二级。分别选用桩基础、墩基础和独立基础。为承受巨大的水平拉力, 桩墩的直径和配筋都进行专门计算, 每个独立基础都嵌入岩体内 (见图5～7) 。为解决弯矩, 设计基础时还在讀) 轴和 (10) 轴的混凝土墙下基础各打2排锚杆。底板是整体300mm厚的底板, 增加基础刚度, 将岩体与建筑紧密地连接在一起, 提高结构抗倾覆能力。

本工程虽然体量不大, 总建筑面积只有3 000m², 但结构采用较多的构件形式, 如框架-剪力墙结构、钢结构、型钢混凝土和铸钢构件等, 基础类型也有桩 (墩) 基础、独立基础和锚杆基础。对本项目的分析与研究, 可为相关项目提供参考。