高成结构——宝安公共文化艺术中心结构设计专篇（一）

1. 概述

宝安公共文化艺术中心（博物馆、艺术馆、美术馆）项目用地位于宝安中心区城市次干道新湖路、城市主干道创业路交叉口一侧，紧邻地铁罗宝线与环中线的换乘枢纽宝安中心站。宝安公共文化艺术中心将与正在高标准规划建设的宝安中心区中央绿轴公共文化建筑（图书馆、青少年宫、演艺中心）、滨海文化公园、深圳书城湾区城一起，成为未来深圳西部城市新客厅的标志性公共文化建筑群。



宝安公共文化艺术中心方案效果图

2.  结构设计基本情况

2.1  设计规范标准

本项目结构设计主要依据于国家和广东省现行规范、规程、相关规定及相关文件，具体如下。




2.2  抗震设防

抗震设防烈度：          7  度；
抗震设防类别：          乙 类；
设计地震分组：          第一组；
设计基本地震加速度：    0.10g；
设计使用年限：          50年。

2.3  荷载取值

2.3.1 竖向荷载

结构自重中板、梁、柱、墙由程序计算，混凝土密度取25kN/m2、钢材密度取78.5 kN/m2；
楼面附加恒载标准值：2.0 kN/m2；
砌体工程容重标准值：8.0KN/m3;
外墙幕墙附加静载标准值：1.5 kN/m2；
展览厅活荷载标准值：3.5+1.5（活动隔墙）=5.0 kN/m2；
楼梯间活荷载：3.5 kN/m2；
演出舞台：4.0 kN/m2；
设备层活载：7.0 kN/m2；
上人屋面活载：2.0 kN/m2；
屋顶花园活载：3.0 kN/m2

2.3.2 风荷载

地面粗糙度为C类；
控制位移时，取基本设计风压50年一遇为0.75 kN/m2；
体型系数以及风振系数按《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010确定；
风荷载取值按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012确定。

3.   结构设计控制标准

在本项目的方案设计阶段，结构设计的主要目标是确保结构概念的可行性、安全性和合理性，同时和建筑师配合追求结构体系具有一定的创新性。结构体系布置时应具备明确的竖向传力、抗侧以及抗扭结构体系。通过计算分析，明确各体系在各工况下对结构的“贡献”。总体上以层刚度比、刚重比、扭转周期比、位移和层间位移角等指标进行控制。

3.1 水平位移限值

按照《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.7.3条控制。按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的的楼层层间水平位移与层高之比Δμ/h，对于高度不大于150m的高层建筑，框架-核心筒结构和框架剪力墙结构不宜大于1/800，剪力墙结构不宜大于1/1000；高度等于或大于250m的钢筋混凝土高层建筑，层间位移角不宜大于1/500；高度在150～250m之间的高层建筑则按插值取。上述位移控制标准适用于风荷载和地震作用两种工况的分析。

3.2  扭转周期比

按照高规第3.4.5条控制。即结构扭转为主的第一扭转周期与结构平动为主的第一平动周期的比值，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑不应大于0.85；计算振型时质量参与系数大于90%。

3.3  刚重比

按照高规5.4.1、5.4.4条控制。即刚重比大于2.7时，可不考虑重力二阶效应；小于2.7大于1.4时，须考虑“P-△”效应；根据规范要求高层建筑结构的整体稳定性必须大于1.4。

3.4 层刚度比

根据高规3.5.2.2条规定，对框架-核心筒结构，本层与相邻上层的比值不宜小于0.9，当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，比值不宜小于1.5。

3.5  层承载力比

根据高规3.5.3条规定，A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的80%。

3.6  舒适度要求

为确保高层建筑内使用舒适度，需验算风振引起的建筑物顶点最大加速度。舒适度计算方法参考《高规》及《高钢规》的有关规定。根据《高规》4.6.6条，结构顶点最大加速度限值如下：



4.   地下部分结构设计

4.1  地下室结构体系及楼盖选型

本工程地下室平面面积较小，因此主体结构不设置结构缝。主要功能为停车库同时部分作为设备用房，为适应车库的使用用途，结构竖向构件选用混凝土柱网体系，能够适应地下室的平面布置，施工技术成熟，造价经济，并能取得最大的利用空间。

地下室共3层，层高分布为7.5m、3.9m、3.9m埋深15.3m左右，地下室埋深大，基坑深度较深，在楼盖选型上应力求尽可能减小结构高度，压缩层高，减小应基坑较深所带来的安全与经济性问题。根据近些年诸多项目实际经验的总结，无梁楼盖的结构形式能够最大限度的减小结构高度，压缩层高，虽在自身成本上比传统梁板体系略高，但综合基坑工程、抗浮成本、施工便捷、支模费用、设备弯管接头费用等，以及地下室美观性，其性价比较高，其实体空间如下图。对于地下室顶板，通常会有较大覆土荷载及消防车轮压荷载，同时作为上部结构嵌固端，根据规范要求采用传统梁板结构体系。



地下室侧壁采用钢筋混凝土外墙，通过各层楼板与内部框架结构结合成整体，不仅可以传递相应竖向荷载，同时兼作抵抗外部土压、水压的抗力构件。

4.2 基础设计

由于本项目暂未进行地质勘探方面的工作，在本次投标工作中，我司参见了项目周边地块的详细勘探资料，试图在项目前期方案阶段对基础工程的结构形式能够加以评估，从而为项目的后续工作提供有力支持。参考项目位于本案的南侧，与本案的间隔距离约200m左右，具体位置详见下图。



根据参考项目靠近本案侧的典型地层剖面分析所得，本工程三层地下室近16m深基坑开挖，其基坑底位于砾质粘性土层，根据上部结构总质量106860吨，每个筒体下26715吨的荷载需求，拟采用大直径钻（冲）孔灌注桩基础，桩基持力层为中、微风化基岩，桩长预估在35m左右，桩径1000~1600mm区间，同时也可有效解决三层地下室的抗浮设计问题。

钻（冲）孔灌注桩基础单桩承载力高，机械化程度高，成桩过程无需降水，对周边环境有保障。但其造价相对普通预制管桩略高，泥浆处理困难，现场文明施工程度较差，后期施工过程中应予以注意。



典型地层剖面



钻（冲）孔灌注桩

下一期，将为大家介绍地上部分结构设计，敬请关注。

分割线

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