1 工程概况及建筑特点

　　 某精神教育基地(图1)位于河南省淅川县九重镇武店村,地处豫、鄂、陕三省七县结合部,距南水北调工程渠首700m,是以南水北调精神为内涵,以传统文化和现代风格相结合的建筑形式为载体,以弘扬“忠诚奉献、大爱报国”为主题,以南水北调中线工程伟大建设和丹江口库区移民搬迁的光辉历史为主线而兴建的富有特色的干部教育基地。

　　 图1 建筑鸟瞰图  

　　  

　　 综合楼既是基地的南大门,也是基地的标志性建筑,建筑总面积为17 711m²,总高度为24m。建筑平面及剖面如图2～4所示,由左侧部分(～轴)的博物馆和右侧部分(轴)的干部培训中心(简称培训中心)组成,其间以“覆斗形”的屋盖相连。建筑屋盖平面投影尺寸约为171.6m×(74.6～86.1m),以轴为界分为两个“覆斗”,其中左侧“覆斗”外檐口标高为23.550m,内檐口标高为14.350m,右侧“覆斗”外檐口标高为23.550m,内檐口标高为17.377m。屋盖跨度最大达到33.6m(～轴之间),周圈外檐悬挑净尺寸为6.00～7.55m,整个混凝土屋盖底部要求连续光滑且不宜过厚,应体现清水混凝土效果。屋盖外檐一周设置悬挑1.5m的建筑造型构件。建筑主体为三层,标高分别为±0.000,6.000,12.000m,其中博物馆～轴之间在标高3.900m处设置尺寸为13.45m×19.3m的休息平台及相连的大踏步,培训中心～轴之间在标高±0.000～2.350m处设置多功能厅。博物馆2层南北两部分仅以宽度为3m、跨度为15m的连桥相连,3层南北两部分仅以宽度为3.9m、跨度为20.1m的连桥相连。培训中心1层入口大厅及休息厅均为两层通高,多功能厅上空2层楼板开洞尺寸为33.6m×25.2m,主席台上空2层、3层处均无楼板,洞口尺寸为16.8m×25.2m。为了隐喻水坝的建筑形象,在培训中心南侧设置一排通高柱廊,并为清水混凝土效果。

　　 图2 建筑2层平面图   

　　  

　　 图3 建筑3层平面图  

　　  

　　 图4 建筑剖面图   

　　  

2 结构设计难点

　　 综合楼设计基准期为50年,结构安全等级为二级。本工程抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅱ类,场地特征周期为0.35s,抗震设防类别为丙类。50年一遇基本风压取w₀=0.35kN/m²,地面粗糙度类别为B类,结构风荷载体型系数、风压高度变化系数、风振系数等均按照荷载规范 ^[1]取值。

　　 在满足建筑平面使用功能的前提下,要实现传统楚文化与现代风格在建筑外观造型上的完美融合,本工程结构设计中主要有以下难点:

　　 (1)博物馆与培训中心之间的连接、博物馆南北两部分之间的连接均比较薄弱。

　　 (2)2层、3层平面楼板有较大的楼层错层、凹入和开有大面积的洞口,楼板尺寸和平面刚度急剧变化,存在楼板局部不连续情况。

　　 (3)建筑功能要求2层、3层需设较多大跨度空间,最大跨度达到18m左右,受建筑净高要求,梁高需控制在1m以内。多功能厅上空3层屋顶花园为25.2m×25.2m的大跨度楼板,荷载较大,梁高限值为1.2m。

　　 (4)屋盖为“覆斗型”的坡屋面,最小坡度为7.77°,最大坡度为36.31°,计算模型应真实可靠,以便精准地考虑屋盖对结构整体的影响; 另外,坡屋面存在较多的大跨度、长悬挑构件,而构件尺寸受到限制。

　　 (5)沿屋盖外檐一周,设有建筑造型构件,设计需确保出挑构件的结构安全及施工的便利性。

　　 (6)因建筑造型和使用功能要求,培训中心局部设有一排三层通高柱廊以及两层通高大厅。

　　 (7)培训中心2层、3层平面尺寸为76.2m×59.1m,屋盖平面投影尺寸约为171.6m×(74.6～86.1)m,远超混凝土规范 ^[2]的限值,属于超长混凝土结构。

　　 (8)本工程场地土为膨胀土,胀缩等级为Ⅱ级,需处理好地基土吸水膨胀和失水收缩的问题。

3 结构选型和整体计算分析

3.1 主体结构体系选型

　　 结构计算分析采用YJK软件进行整体计算,按照多塔连体结构建立模型,虽然抗震规范 ^[3]规定“抗震设防烈度为6度时,除本规范有具体规定外,对乙、丙、丁类的建筑可不进行地震作用计算”,但考虑到该结构体型的不规则性及建筑的特殊性,计算时对主体结构分别进行了多遇地震和罕遇地震作用下的截面抗震验算和抗震变形验算。由于本工程屋盖为坡屋面,且坡度较陡,为了准确计算屋盖受力情况及其对整体模型的影响,屋盖模型采用较为真实的空间计算模型,以保证计算结果具有较高的精确度,且计算时采用“弹性楼板6”真实地计算楼板平面内和平面外的刚度,作为整体结构的构件贡献刚度,参与到整体结构分析中 ^[4]。

　　 为了取得建筑造型、使用功能和结构安全、经济合理的平衡点,首先试算了现浇钢筋混凝土框架结构,其中在模型中竖向建筑造型构件采用巨型柱模拟,主要计算结果见表1,2。

　　 两种结构体系前3阶振型结果 表1

结构体系	振型	周期/s	平动系数(X+Y)	扭转系数
框架结构	1	1.170 1	0.30(0.11+0.18)	0.70
	2	0.904 9	0.88(0.84+0.03)	0.12
	3	0.722 9	0.95(0.04+0.91)	0.05
框架-抗震 墙结构	1	0.489 6	1.00(0.99+0.00)	0.00
	2	0.400 5	0.99(0.00+0.99)	0.01
	3	0.390 6	0.10(0.00+0.09)	0.90

 

　　  

　　 两种结构体系多遇地震作用下相关结果 表2

结构体系	指标	方向	结果	规范限值
框架结构	最大层间位移角 (所在楼层)	X向 Y向	1/2 690(2层) 1/2 884(2层)	1/550 1/550
	最大位移比 (所在楼层)	X向 Y向	1.19(3层) 2.00(3层)	1.5 1.5
	最大层间位移比 (所在楼层)	X向 Y 向	1.30(3层) 1.99(3层)	1.5 1.5
框架-抗震 墙结构	最大层间位移角 (所在楼层)	X向 Y向	1/6 620(3层) 1/9 296(3层)	1/800 1/800
	最大位移比 (所在楼层)	X向 Y向	1.04(3层) 1.22(3层)	1.5 1.5
	最大层间位移比 (所在楼层)	X向 Y向	1.00(3层) 1.00(3层)	1.5 1.5

 

　　  

　　 由表1,2可见,虽然框架结构计算得到的多遇地震作用下结构最大层间位移角能满足抗震规范 ^[3]的要求,但是扭转振型出现在第一振型且Y向最大位移比和最大层间位移比均远超抗震规范 ^[3]限值,说明结构的扭转变形较大,抗扭刚度太弱,应调整抗侧力结构的布置,增大结构的扭转刚度。对于框架结构而言,要大幅度提高整体抗扭刚度,就要加大部分梁、柱截面尺寸,这样不但会影响建筑造型和使用功能,而且结构刚度增大得并不明显,博物馆和培训中心两部分左右协同工作的效果也不理想。

　　 因此,又试算了现浇钢筋混凝土框架-抗震墙结构,即在框架结构的基础上利用博物馆和培训中心四角楼梯、电梯周边设置抗震墙,各形成4个内筒,同时在连接两者的大跨度屋盖两端和中间(～轴)利用建筑造型墙设置抗震墙,既可满足建筑造型需要,又可形成安全可靠的支撑和加强,计算分析模型见图5,主要计算结果见表1,2。

　　 图5 YJK计算模型   

　　  

　　 图6 3层结构平面 

　　  

　　 由表1,2可知,在多遇地震作用下,框架-抗震墙结构基本自振周期、最大层间位移角及最大位移比(层间位移比)均远小于抗震规范 ^[3]限值,说明通过设置抗震墙,可显著地增大结构整体抗侧刚度和抗扭刚度,提高结构抵抗水平荷载的能力,合理控制结构构件截面尺寸,在满足建筑造型和使用功能的前提下,实现左右两部分的整体协同作用,达到结构安全可靠的抗震设防目标。另外,在规定水平力作用下,结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值为21.1%(X向)和17.5%(Y向),均大于10%且不大于50%,说明结构有足够的抗震墙,抗震墙是结构的主要抗侧力构件,是结构抗震的第一道防线,其框架部分是次要的抗侧力构件,属于结构抗震的第二道防线,形成多道设防结构。因此,本工程最终选择了框架-抗震墙结构作为实施方案。3层及屋面结构平面布置如图6,7所示。

　　 为了避免结构薄弱连接、楼板局部不连续和通高柱等不规则问题可能引起的不良后果,影响工程的结构安全,采用弹性时程分析法对该结构进行多遇地震作用下的抗震性能补充计算。地震加速度时程曲线选用1条人工模拟波和2条按实际强震记录的地震波,时程曲线的选用满足抗震规范 ^[3]要求,分析结果见表3。

　　 时程分析法和CQC法计算结果对比 表3

方向	楼层	塔号	时程法剪力/kN	CQC法剪力/kN	比值	放大系数
X向	3	1	9 826.1	10 353.5	0.95	1.00
	2	1	7 550.8	8 590.9	0.88	1.00
		2	3 912.9	4 053.8	0.97	1.00
	1	1	7 905.3	9 196.9	0.86	1.00
		2	4 505.5	4 536.6	0.99	1.00
Y向	3	1	10 480.9	11 411.1	0.92	1.00
	2	1	8 717.1	9 516.0	0.92	1.00
		2	4 100.4	4 527.5	0.91	1.00
	1	1	9 492.5	10 157.9	0.93	1.00
		2	4 524.9	5 040.9	0.90	1.00

 

　　  

　　 由表3可知,由于时程分析法计算的层间剪力均小于振型分解反应谱法计算的层间剪力,故计算内力时反应谱的地震作用不需要放大。但是,为了进一步减弱建筑不规则性对结构安全性的影响,在结构设计中采取了一些加强措施:如加大楼板厚度和梁柱截面尺寸、板内设置双层双向通长钢筋、梁内设有预应力钢筋以及通高加密柱箍筋等。

　　 图7 屋面结构平面 

　　  

　　 采用YJK软件动力弹塑性分析模块对结构进行罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,分析采用1条人工波(ArtWave-RH1TG040)和2条天然波(Chi-Chi,Taiwan-02_NO_2183和N.Palm Springs_NO_523),以考察结构在罕遇地震作用下的变形形态和破坏情况。罕遇地震计算时,加速度峰值a_g=125cm/s²,选取时程地震波时,特征周期按照T_g=0.40s考虑。计算结果显示结构最大弹塑性层间位移角:X向为1/817; Y向为1/739。可见,X向层间位移角小于抗震规范 ^[3]弹性层间位移角限值1/800,Y向层间位移角略大于抗震规范 ^[3]弹性层间位移角限值1/800,说明结构在预期罕遇地震下仍处于基本弹性状态,具有良好的变形能力和抗倒塌能力,经检修后即可继续使用,实现了比“基本设防目标”更高的抗震目标。

3.2 屋盖结构选型

3.2.1 选型1:钢框架结构屋盖

　　 选型1采用钢框架结构屋盖,充分发挥钢结构强度高、自重轻、易于实现大跨度和长悬挑、节省模板费等优点。同时,钢结构也是一种节能环保、能循环使用的建筑结构,不仅施工周期短和不受季节影响,而且便于安装、拆卸,环境污染较轻等 ^[5]。但采用钢结构屋盖会引起以下问题:1)屋盖面积大且造型复杂,连接节点多而复杂,焊接工作量极大; 2)钢梁与下部混凝土墙、柱连接复杂,刚接施工难度大、造价高,若采用不释放剪力的固定铰支座,坡屋盖产生的水平推力对下部墙柱的弯矩、配筋等影响很大,难于准确计算分析; 3)屋盖整体性较差,结构顶层抗侧刚度较弱,各个部分协同工作的能力不强; 4)部分室内顶棚及屋盖外露部分顶棚不能实现连续光滑和清水混凝土外观效果,后期需进行二次装修,不能满足建筑设计效果的要求。

3.2.2 选型2:预应力现浇钢筋混凝土密肋梁空心屋盖

　　 选型2采用预应力现浇钢筋混凝土密肋梁空心屋盖(图7)。这种屋盖形式具有刚度大、抗震性能好、隔音效果优良、板底平整无梁等优点,特别是增加预应力钢筋时,对于跨度较大、悬挑较长且屋盖厚度有限制的建筑,能够充分利用高强度材料的性能,提高构件的抗裂能力,减小构件截面尺寸及自重、便于控制构件挠度变形等 ^[6]。同时,屋盖与下部混凝土墙柱现浇为一个整体,左右两个部分整体协同作用较好,屋盖造型及外观清水混凝土效果易于实现。但是该种屋盖形式会产生以下的难点:1)屋盖施工需要采用满堂脚手架,现场支模困难且模板用量很大,会造成工程造价升高; 2)坡屋面混凝土浇筑量大且较为困难,温度应力问题比较突出; 3)施工时必须采取有效措施克服内芯模抗浮问题; 4)施工难度大、速度较慢、周期较长。

　　 经过与甲方以及施工单位协商,在综合权衡建筑造型、结构安全、施工难度和工程造价等因素的影响后,最终选择选型2作为结构实施方案,优先保证建筑造型效果。

4 结构关键构件设计

4.1 大跨度梁和长悬挑梁结构设计

　　 为了满足建筑造型和使用功能的要求,本工程在2层、3层和坡屋盖大跨度、长悬挑框架梁、次梁和密肋梁中需要采用缓粘结预应力筋(图8),以便于控制梁的挠度、裂缝和减小梁的截面尺寸,增强结构薄弱部位的延性和抗震性能,以及削弱超长混凝土结构温度应力的不利影响。与传统的预应力技术相比,一方面由于缓粘结预应力筋周围包裹着一种特定的介质,施工时同无粘结预应力筋一样,不需预留孔道,不需孔道灌浆,具有施工方便、构造简单等优点 ^[7],因此相比有粘结预应力梁,在2层、3层和坡屋盖大跨度、长悬挑梁内设置缓粘结预应力筋,可减小梁宽以减轻自重,同时也可以降低坡屋面预应力施工难度; 另一方面由于缓粘结预应力筋施工完毕后,包裹于预应力筋上的缓凝粘合剂随时间延长而逐渐硬化,最终达到与有粘结预应力筋相近的效果,具有延性好、抗裂、抗震性能良好等优点 ^[5],因此相比无粘结预应力梁,在大跨度、长悬挑梁内设置缓粘结预应力筋,可以提高预应力梁的延性,增强结构的抗震性能,同时可避免坡屋盖采用有粘结预应力筋时压力灌浆不密实引起的耐久性问题。另外,本工程坡屋盖预应力梁双向布置,梁柱节点处钢筋很密集,本工程采用缓粘结预应力筋可以单孔锚固,锚具尺寸大大缩小,可以避免有粘结预应力筋群锚布置困难的问题。

　　 该工程预应力主梁中预应力筋采用21.8mm规格缓粘结预应力钢绞线(产品标记为:RPSR-180-540 21.8-1860 JG/T 369—2012),预应力密肋梁中预应力筋采用17.8mm规格缓粘结预应力钢绞线(产品标记为:RPSR-180-540 17.8-1860 JG/T 369—2012)。缓凝粘合剂的标准张拉适用期为180d、标准固化时间为540d。缓粘结预应力筋是由钢绞线、外涂缓粘结胶粘剂和外包PE组成。外包PE表面必须有凹凸不平的压痕,21.8mm规格缓粘结预应力筋肋高不得低于1.6mm,17.8mm规格缓粘结预应力筋肋高不得低于1.3mm,肋中缓凝粘合剂应填充充盈。预应力筋张拉端采用夹片锚,固定端采用挤压锚或夹片锚。缓粘结预应力混凝土构件的混凝土中不得掺用氯盐,在混凝土施工中,包括外加剂在内的混凝土或砂浆各组成材料中,氯离子总含量以胶凝材料总量的百分率计,不应超过0.06%。

　　 根据混凝土规范 ^[2]要求,该工程结构设计中梁的预应力强度比控制在0.5左右,裂缝控制等级为三级,最大裂缝宽度限值为0.2mm,挠度限值为1/300。例如,屋盖某一根大跨度梁(○1-7～○2-1轴之间),跨度为33.6m,截面尺寸为1 500×900,跨中长期计算挠度为210.1mm,施加预应力筋后,挠度仅为49.8mm,再加上可考虑现浇板对梁刚度的放大或梁预先起拱,因此挠度能够很好地满足规范限值的要求。

　　 由于本工程屋面结构布置比较复杂,现将预应力梁设计和施工中遇到的一些问题和采取的措施归纳如下:1)大跨度钢筋混凝土密肋梁空心楼盖中,预应力筋双向交错铺放,存在相互交叉、相互影响的问题。因此,在设计过程中,两个方向的预应力曲线布置采用不同的矢高。2)屋面为“覆斗型”坡屋面,坡度较大且各不相同,屋盖跨度不一,暗梁和肋梁长度类型非常多,导致下料、布筋等均存在较大难度。因此,在设计时根据梁长度不同,采用单端张拉和双端张拉并存的方式,尽可能缩短工期和减少预应力损失,并且在施工过程中,对所有坡度、长度不一的暗梁和肋梁进行放样,精确控制下料长度及曲线弧度,确保与设计保持一致。

4.2 屋盖芯模布置及抗浮问题

　　 项目设计中结合屋盖造型特点、芯模制作及施工工艺,对屋面芯模布置及框架暗梁、密肋梁截面尺寸进行细化设计,将芯模底面平行于坡屋面布置,密肋梁随芯模布置,而框架暗梁平行于地面布置,形状为平行四边形(图9,10)。

　　 在空心屋盖施工过程中,由于内芯模(聚苯乙烯高分子填充体)比较轻,坡屋面高度大且坡度较陡,在混凝土浇捣时会因浮力作用被混凝土浆挤出来甚至挤走,从而造成屋盖的上表面不平整,空心板的上下板厚度不能满足设计要求,因此芯模抗浮问题是本工程设计与施工的一大重点和难点。设计与施工时在芯模顶面设置抗浮压筋(图9),并利用穿过底模的钢丝来固定抗浮压筋,以防止芯模上浮,对于抗浮压筋中钢丝的数量、直径、位置等,要求通过验算来确定。在考虑多种因素,如振捣冲击等影响的前提下,在验算芯模浮力时使用混凝土容重与内芯模体积的乘积。

　　 图8 缓粘结预应力施工  

　　  

　　 图9 芯模施工  

　　  

　　 图10 芯模布置剖面图   

　　  

4.3 外檐口建筑造型构件设计

　　 沿屋盖外檐一周,设有建筑造型构件(图7)。对于该构件,通常可采用变截面混凝土梁、变截面实腹钢梁、钢桁架等结构形式。其中,变截面混凝土梁自重较大,加上长悬挑外檐,梁端变形过大,不易控制; 变截面实腹钢梁根部高厚比过大,需配置加劲肋,用钢量较大,且屋面坡度不一,钢梁截面类型较多,不易加工。故采用了钢桁架(图11),设计中上下弦杆采用方钢管,截面为□50×50×5,腹杆也采用方钢管,截面为□40×40×3,杆件与杆件、杆件与预埋件之间采用角焊缝连接,具有结构受力安全可靠,构件工厂化加工、现场拼装、施工简单快捷,自重较轻等优点。

　　 图11 外檐口建筑造型构件   

　　  

5 超长结构的处理措施

　　 根据建筑造型要求及结构布置方案,本工程未设防震缝、伸缩缝,属于超长混凝土结构,为了减少温差收缩效应采取了以下构造措施 ^[8]。

5.1 设置后浇带或跳仓法施工

　　 对于培训中心2层、3层平面,根据结构布置情况,南北向后浇带设在轴与轴之间,东西向后浇带设在轴与轴之间,净跨三等分线附近,宽度为900mm。

　　 而对于屋面结构平面,原设计中给出了两种施工方案:后浇带法或跳仓法。考虑到屋盖面积很大,混凝土浇筑量特别大,即使后浇带划分后,各块的混凝土量仍较大,致使块体水化热较高,温差大而易导致梁板产生裂缝,影响工程质量; 同时,后浇带需贯穿900mm厚的屋盖,而屋盖采用的是密肋梁空心楼盖,梁板钢筋较为密集,后浇带两侧混凝土面后期很难凿毛及清理干净,使新老混凝土的粘结强度很难保证,极易产生裂缝。而对于跳仓法,因混凝土跳仓间隔浇筑,仓间间隔时间短,施工缝处混凝土强度较低、垃圾较少,易于清理和接触面凿毛,仓间混凝土的结合较好。具体方法为:先把按后浇带法分割的“大块”划分为“小块”,“小块”可释放大部分收缩变形,减小了施工阶段混凝土的收缩应力; 在经过7～10d养护后,把屋盖合拢连成整体,剩余的收缩变形将由混凝土抗拉应变来抵抗,这样就能较好地控制裂缝的开展。跳仓法施工的关键是可把屋盖划分为“小块”,梁板钢筋绑扎和混凝土浇捣均可分仓流水施工,充分利用了工作面从而缩短了工期 ^[9]。综合考虑后浇带法存在的问题以及跳仓法的优势,施工方最终决定屋盖采用跳仓法施工。

5.2 其他抗裂构造措施

　　 对于2层、3层平面,楼板钢筋均为双层双向拉通配置,大跨度梁中设置了缓粘结预应力钢筋。对于屋盖,空心板上、下板纵向钢筋以8@200双向通长配置,且在～轴之间大跨度屋盖下板内钢筋加强至12@150和上板内加强至20@100; 框架暗梁及肋梁内设有预应力筋; 混凝土屋盖板上方设有保温金属屋面,保温隔热效果较好,可以减少日照温差对结构构件产生的温度梯度作用等 ^[10]。

6 地基基础处理

　　 根据岩土工程勘察报告,建筑场地为膨胀土,胀缩等级为Ⅱ级,具弱膨胀潜势,遇水后会发生吸水膨胀和失水收缩效应 ^[11],因此本工程设计和施工过程中需采取相应的地基基础措施、结构措施和施工措施以消除或减小膨胀土带来的不利影响。

6.1 地基处理措施

　　 膨胀土地基处理可采用换土、土性改良、砂石或灰土垫层、桩基础等方法。结合项目所在地已有的实际工程案例,本工程最终决定采用换填垫层法对土层进行整片换填,开挖时将基底范围内1层土(耕土)全部挖除,用级配砂石分层碾压回填至基础垫层底标高,且保证砂石垫层厚度不小于0.6m。其中,级配砂石垫层压实系数λ_c不小于0.97,承载力特征值要求达到不小于140kPa。

6.2 基础措施

　　 适当增加基础埋深是防止建筑物产生过大不均匀沉降变形的一项极为有效的措施。影响基础埋深的外界因素主要有地表大气影响和地下水。因此膨胀土规范 ^[11]规定,膨胀土地基上建筑物基础埋深不应小于 1m。地表1m以内土中含水量受人为活动和大气影响最大,而在地下1.5m处大气环境对土体的影响很小,如果基础埋置到1.5m甚至更深的时候,大气环境对膨胀土体产生的影响可以忽略不计。本工程框架柱下采用钢筋混凝土独立基础,最大高度1 200mm; 抗震墙下采用钢筋混凝土筏板基础,最大厚度1 000mm; 基础之间设置拉梁以承担砌体填充墙荷载、增强基础整体性和减小基础不均匀变形; 基础埋置深度均为2.5m,以作为防治膨胀土的长期处理措施。

6.3 结构措施

　　 通过增设圈梁和构造柱以增加建筑物的整体刚度,有效控制膨胀土地基变形对建筑产生的恶劣影响。本工程砌体填充墙长度超过5m或层高2倍时,均设置了钢筋混凝土构造柱; 外墙中未与柱或剪力墙相连接的独立窗间墙,也在窗间墙的中点处或两端设置了构造柱。当砌体填充墙高>4m时,在墙高中部或门洞顶均设置了沿墙全长贯通的钢筋混凝土圈梁; 当墙高>6m时,沿墙高每2m也设置了与柱或剪力墙连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土圈梁。另外,在1层室内地面采用了钢筋混凝土配筋刚性地坪,以增强结构的整体刚度。

6.4 施工措施

　　 膨胀土地区建筑物应根据设计要求、地形条件和施工季节,做好施工组织设计。在施工中应尽量减小地基土层中含水量的变化,以便减小土的胀缩变形。地基基础施工宜采取分段作业,施工过程中基坑(槽)不得暴晒或浸泡。地基基础工程宜避开雨天施工; 雨期施工时必须采取严格防水措施。基础施工完毕后基坑应及时回填,确保建筑物地基承载力、变形和稳定要求。回填土可采用级配砂石、砂土或2∶8灰土,不应采用膨胀土直接回填; 回填土应分层压实,对称进行,压实系数不应小于0.95。地坪面层施工应尽量减少地基浸水,并宜用覆盖物湿润养护,要求建筑散水外放尺寸不小于3m。在距建筑物外皮5m范围之内,施工及使用期间场地内不应有积水,场地应避免栽种速生树种。

7 结论

　　 (1)本工程作为融合了传统文化元素的现代风格建筑,具有体型复杂、功能多样及平面不规则的特点。设计中分别试算了钢筋混凝土框架结构和钢筋混凝土框架-抗震墙结构两种方案。结果显示,采用框架-抗震墙结构体系,能够在最大限度满足建筑造型和使用功能的前提下达到结构安全可靠的抗震设防目标。

　　 (2)建筑屋面为覆斗屋盖,坡度不一且大跨度和长悬挑梁较多,经过对比分析两种屋盖结构方案的优缺点,最终选择采用了预应力现浇钢筋混凝土密肋梁空心屋盖,从而实现了结构安全合理与建筑外观造型的完美统一。

　　 (3)2层、3层及屋面大跨度梁和长悬挑梁采用缓粘结预应力筋很好地解决了裂缝和挠度问题。

　　 (4)空心屋盖施工中采用抗浮压筋来防止芯模上浮,并利用穿过底模的钢丝来固定抗浮压筋。

　　 (5)采用钢桁架较完美地实现了绕外檐一周的建筑造型设计,保证了结构安全,降低了施工难度,加快了施工进度。

　　 (6)由于2层、3层以及屋面结构平面属于超长混凝土结构,设计中通过采取设置后浇带、跳仓法施工及其他构造措施,降低温差收缩效应的影响。

　　 (7)在设计和施工过程中需采取相应的地基基础措施、结构措施和施工措施以消除或减小膨胀土带来的不利影响。