福建省某小區(qū)工程超長結(jié)構(gòu)設(shè)計

..;;福建省某小區(qū)工程超長結(jié)構(gòu)設(shè)計.星旦璺墨暑福建省某小區(qū)工程超長結(jié)構(gòu)設(shè)計文◎胡一鳴(同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團)有限公司上海市)摘要:本文結(jié)合作者多年工程設(shè)計工作所得經(jīng)驗,以福建省某小區(qū)改造工程為例,對超長混凝土結(jié)構(gòu)進行了詳細的探討與分析,謹供大家作參考之用.關(guān)鍵詞:超長結(jié)構(gòu);溫度作用;混凝土收縮應(yīng)力;框架內(nèi)力一,工程概況本項目為福建省某小區(qū)工程,由住宅,沿街商鋪及集中商業(yè)等組成.總建筑面積207854平方米,其中地上建筑面積為148603平方米,地下建筑面積為5925l平方米,地下室三層,局部四層.為大底盤多塔結(jié)構(gòu),地上部分共有15個塔樓組成.工程結(jié)構(gòu)體系:①住宅:3#樓為框架一剪力墻結(jié)構(gòu),4,5,6,7,13#樓為框支剪力墻結(jié)構(gòu),其余均為剪力墻結(jié)構(gòu).②集中商業(yè):四層框架結(jié)構(gòu).③沿街商鋪:兩～四層框架結(jié)構(gòu).主樓均含裙房及地下室.樓板采用現(xiàn)澆梁板體系,不規(guī)則平面.二,自然條件2.1場地巖土工程條件:①雜填土,厚度約0.25～5.50m;②粉質(zhì)粘土,厚度約0.4O～7.10m;②i淤泥,厚度約0.4O～2.80m該層僅個別地段零星分布;③殘積砂質(zhì)粘性土,厚度約1.2O～10.20m,該層局部缺失;④全風化花崗巖,厚度約1.00～7.OOm,該層未全場分布;⑤強風化花崗巖,厚度約0.40～18.80m,該層僅個別鉆孑L缺失;⑥中等風化花崗巖,厚度約5.OO～10.60m;2.2基本風壓值:0.8KN/M(n=50y),0.95KN/~(n=lOOy).2.3抗震設(shè)防:建筑重要性分類:±0.000以下為乙類,±0.000以上為丙類,抗震設(shè)防烈度:7度,基本地震加速度:0.I5g,設(shè)計地震分組:第一組,場地土類別:II類,特征周期值:O.35S.抗震等級:剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級:短肢剪力墻為二級,長肢剪力墻為三級:框支剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級:底部加強區(qū)為一級剪力墻:一級框架;非底部加強區(qū)短肢剪力墻為二級,長肢剪力墻為三級;框架一剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級:剪力墻為二級;框架為三級;集中商業(yè)框架抗震等級為二級;沿街商鋪框架抗震等級為三級.三,結(jié)構(gòu)選型及抗震構(gòu)造根據(jù)建筑物的地面高度以及體型特征,住宅選用剪力墻,框架一剪力墻,框支剪力墻等結(jié)構(gòu)形式,主樓部分高約29~63m,商鋪選用框架結(jié)構(gòu)形式,既在建筑功能方面滿足要求,又在抗震方面能形成穩(wěn)固防線,其中住宅均屬A級高層建筑.在抗震計算中對高層部分進行空間分析,按扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解法計算雙向地震力,計算中考慮了偶然偏心影響的地震作用,控制最大位移比小于1.5;框支剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)為薄弱層,地震力放大結(jié)構(gòu)平面布置比較對稱,剛度,荷載分布均勻,長寬LEL/Bd,于6:對于開孔樓板,在開孑L周邊增加板厚,提高配筋率;在住宅內(nèi)部均勻布置抗震墻,協(xié)調(diào)整個結(jié)構(gòu)的剛度中心位置,使高層部分的重心與剛度中心盡量接近,減少其扭轉(zhuǎn)效應(yīng);抗震墻在樓層部位布置暗梁.四,基礎(chǔ)設(shè)計本工程3～6#樓及13#樓單體擬采用1000~1200直徑的人工挖孔灌注樁,樁端持力層為強風化花崗巖及中等風化花崗巖,單樁承載力特征值1500~7500kN.其余單體均采用淺基礎(chǔ),基礎(chǔ)持力層為強風化花崗巖及中等風化花崗巖,地基承載力特征值分別為1200kPa和5500kPa.五,超長混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計為滿足建筑功能要求,該小區(qū)地下室不設(shè)伸縮縫,地下室結(jié)構(gòu)尺寸約為160mx230m,由于其結(jié)構(gòu)長度已超出《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB5001O-2002)中規(guī)定不需要設(shè)置伸縮縫容許值,而且本工程場地存在較大高差,一側(cè)地下室頂板位于室外標高以上7m左右,總長度約230m,故其屬于超長混凝土結(jié)構(gòu).為減小溫度作用和收縮變形對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響及防止混凝土裂縫的產(chǎn)生,本設(shè)計采取了相對應(yīng)的措施,以下就從構(gòu)造措施和結(jié)構(gòu)計算兩方面進行分析.5.1構(gòu)造措施(1)設(shè)置后澆帶:采用縱向5道,橫向2道后澆帶,將結(jié)構(gòu)分成18個部分,每個部分長度在40~50m.后澆帶采用比相應(yīng)結(jié)構(gòu)部位高一級的微膨脹混凝土澆筑,在其相鄰構(gòu)件澆筑不少于2個月后進行封閉,并控制封帶時的氣溫為5~C左右.(2)配置構(gòu)造縱向鋼筋:樓板中配置雙層雙向通長鋼筋,直徑不小于10,間距不大于200mm.樓板通長鋼筋需接長時,按受拉搭接,其搭接位置錯開50%,搭接長度i.2La.通長框架梁及次梁中也配置通長鋼筋,框架梁中上下各不少于4@25,次梁中上下各不少于2@20.同時加強樓板開大洞處粱腰筋構(gòu)造.(3)樓面梁及樓板中設(shè)置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋:根據(jù)計算結(jié)果,通過在樓面梁和樓板中張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋,在樓板中建立約2.4～2.8MPa的平均有效預(yù)壓應(yīng)力.預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)置有長短兩種形式:在后澆帶分割成的分塊樓板區(qū)域內(nèi)布設(shè)長預(yù)應(yīng)力筋,在橫跨后澆帶處布設(shè)短預(yù)應(yīng)力筋.樓板混凝土強度達到設(shè)計強度后,即可張拉長預(yù)應(yīng)力筋,后澆帶封閉并達到設(shè)計強度后,再張拉短預(yù)應(yīng)力筋.(4)采用纖維混凝土:混凝土內(nèi)摻加聚丙烯纖維,纖維直徑18帥,抗拉強度不小于360MPa,彈性模量≥3300MPa,極限延伸率≥25%,纖維長度l9mm.混凝土中纖維摻量為0.6kg/m.,后澆帶處增加為1.Okg/m..(5)加強保溫隔熱措施如屋面選擇外膜,內(nèi)多層透光陽光板構(gòu)造,所有外窗及幕墻選擇多層透光陽光板,建筑墻體選擇聚苯板作為外墻保溫材料等.5.2結(jié)構(gòu)計算采用SATWE通用有限元計算程序,建立包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體模型,進行受力性能分析.框架梁柱及鋼桁架桿件采用桿單元,樓板采用殼單元模擬.殼單元按控制最大邊長不大于1.5m劃分網(wǎng)格,桿單元與殼單元協(xié)調(diào)變形,共同工作.框架柱混凝土強度等級C40,框架粱及樓板混凝土強度等級C30,地下室外墻混凝土強度等級C30.混凝土線膨脹系數(shù)1.0×10/℃,C40與C35混凝土的彈性模量分別為3.25×i0,3.00Xi0N/mm.該工程位于福建省境內(nèi),其所處極端最高氣溫約43℃,最低約一5℃,設(shè)計時應(yīng)考慮到鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)受降溫作用對其不利的因素,按溫差±2O℃計算混凝土結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力,并控制后澆帶封帶時溫度為5℃左右.由于混凝土收縮引起的結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力分布均與降溫效果相類似,計算中將混凝土最終收縮應(yīng)力等效為降溫作用引起的應(yīng)力加以考慮.5.2.i混凝土收縮應(yīng)力影響混凝土收縮量的因素包括材料組成,初期養(yǎng)護時間,環(huán)境濕度,構(gòu)件尺度及配筋率,混凝土應(yīng)力松弛等,在特定條件下的最終收縮量通過下式計算:^■Z,=∑:田)兀垴…一.HUJ式中:㈣=3.24×10為混凝土在標準狀態(tài)下的最終收縮量:Mi(i=l～n)為各種影響因素的修正系數(shù).工程中采用普通硅酸鹽水泥,在滿足混凝土強度的前提下,盡量做到低標號,低細度,少用量.混凝土水灰比控制在0.4左右,并選擇后期收縮小的外加劑.設(shè)計中還要求摻加約25%水泥用量的粉煤灰,以減小水泥用量,降低水化熱,改善和易性.綜合考慮各種因素,可求出混凝土最終收縮應(yīng)變㈣=3.6×10一.低配筋率鋼筋混凝土在任意時間的收縮量可用下式求出:∑,(f)=Z,㈣?0一(2)式中b為經(jīng)驗系數(shù),一般取0.01.工程要求的封帶時間是混凝土澆筑2個月之后,此時的混凝土收縮量約為45%的最終收縮量.但考慮到由后澆帶分割成的各個小部分在封帶前仍會產(chǎn)生收縮變形,此收縮量可偏保守取為10%的最終收縮量.故最終出現(xiàn)的有效收縮量為==2.34×10一.取混凝土收縮時的應(yīng)力松弛系數(shù)為0.4,可得到等效溫差TI=一IO~C.為方便起見,以下將收縮變形和溫度變化統(tǒng)稱為"溫度作用".5.2.2溫度作用下的框架內(nèi)力框架粱在溫度荷載作用下將產(chǎn)生軸力,降溫(一30℃)時為拉力,拉力在整個結(jié)構(gòu)中部最大,向兩邊逐漸減小,作為屋蓋支座的框架柱內(nèi)側(cè)粱軸力較大.縱向框架梁中拉力在上最大,其中兩側(cè)均無樓板的框架梁軸拉力超過1500kN.在樓板面積較大(下轉(zhuǎn)56頁)55雹暑昌置星基堡△￡△一.._==.東辛油田沙河街組精細地層對比文◎劉云蘭l劉增2(1.勝利油田分公司東辛采油廠地質(zhì)研究所山東東營;2.勝利油田分公司測井公司科技辦山東東營)摘要:東辛油田位于山東省東營市境內(nèi),構(gòu)造上處于濟陽凹陷中央隆起帶,該油田東西狹長,為28KM,南北寬7.7KM,勘探面積217KM,油田的基本形態(tài)為:西部為東營穹隆背斜,東部為辛鎮(zhèn)長軸背斜,中間以鞍部(過渡帶)相連,即由一鞍部連接起來的兩個背斜構(gòu)造.由于多期構(gòu)造運動和盆地演化多樣性造成本區(qū)含油層位變化大,地質(zhì)構(gòu)造異常復(fù)雜,且沉積類型多樣,給地層對比統(tǒng)層帶來一定難度,含油層系多,從館陶一一沙四都舍油.筆者以測井,地震,試油試采等資料和計算機技術(shù)為基礎(chǔ),以層序地層學(xué),沉積學(xué),石油地質(zhì)學(xué)理論為指導(dǎo),運用沉積旋回對比,標準層等時對比等方法,建立了地層格架及全區(qū)骨架剖面網(wǎng),同時繪制了骨架剖面對比圖,為后期各個區(qū)塊地層對比建立了統(tǒng)一標準,提供了有利依據(jù).關(guān)鍵詞:東辛油田;層序地層學(xué);地層對比;沙河街組東辛油田是一個投入開發(fā)近四十年的老油田,主力斷塊已進入高含水期,但由于該油田地質(zhì)構(gòu)造異常復(fù)雜,含油層多,井段長,平面層間非均質(zhì)嚴重,因此油田高含水期還應(yīng)有較大的滾動勘探潛力及開發(fā)調(diào)整潛力.筆者從東辛油田油藏類型和沉積特點入手,選取標準井結(jié)合高技術(shù)手段展開精細地層對比,為后期斷塊構(gòu)造的認識和開發(fā)層系的合理劃分提供有利的依據(jù).1,區(qū)域地質(zhì)概況東辛油田位于山東省東營市.構(gòu)造上處于濟陽坳陷東營凹陷中央背斜帶中段.其周圍有"五油三洼",即北,西,南分別面臨民豐,利津,牛莊～六戶洼陷:西北,東北,東南,西南分別是勝坨,永安鎮(zhèn),廣利,現(xiàn)河莊和郝家油田.東辛油田由西部的東營穹隆背斜和東部的辛鎮(zhèn)長軸背斜組成,中間以鞍部相連,為一個東西向地塹,中間又發(fā)育多個次級斷層.共有斷層272條,其中二級斷層4條,三級斷層52條,四級斷層2t6多條.這些斷層將東辛油田分割成35個斷塊區(qū),l82個小斷塊.其中面積小于0.5km的有150個.斷塊小,構(gòu)造異常復(fù)雜,油藏類型主要以構(gòu)造油藏,構(gòu)造一巖性油藏,巖性油藏為主.含油層系主要為東營組及沙河街組.含油層系多,含油井段長,主力層突出,儲量富集,油性上下差異大,平面差異大,油水關(guān)系復(fù)雜.2,層序地層格架的建立東辛油田位于東營凹陷的中心部位,地層發(fā)育齊全.東辛油田鉆遇地層自下而上為沙四段(E3S4),沙三段(E3S3),沙二段(E3S2),沙一段(E3S1),東營組(E3d),館陶組(N1g),明化鎮(zhèn)紐(N2m)和平原組(Qp).結(jié)合東辛油田區(qū)域性層序首次在全區(qū)范圍內(nèi)進行了地層統(tǒng)層標準的建立工作,首先對全區(qū)的油藏類型和沉積物源方向進行了分析研究,平行或垂直物源及大斷面的走向方向選取了建立骨架剖面網(wǎng)的井位,其中骨架網(wǎng)井位優(yōu)選井段長,層位全的井位,尤以取芯井為主,全區(qū)共建東西向骨架對比剖面2條,南北向骨架剖面8條,對斷裂系統(tǒng)比較復(fù)雜的地區(qū)采用增加短剖面結(jié)合地震,沉積相精細分析的方法,保證全區(qū)地DXX11—58DXX161X1DXX1lX1430XX11-3I6地層學(xué)研究,以及該地區(qū)沙三,穩(wěn)礦和沙二段15個砂層組的沉積特征研究,在綜合分析地震,測井,鉆井等資料的基礎(chǔ)上,對研究區(qū)沙三段上部一沙二段下部穩(wěn)礦和15個砂層組進行了層序地層劃分.沙三段上部一沙二段下部穩(wěn)礦和15個砂層組可劃分為3個層序,5個體系域:沙二穩(wěn)礦和沙l一段15砂層組為層序1湖退域沉積,沙二14-沙二13砂層組為層序2低位域沉積,沙二12-沙C-9砂層組為層序2湖侵域沉積,沙--8一沙二5砂層組為層序2高位域沉積,沙二4一沙二1砂層組為層序3低位域沉積.3,地層對比劃分及結(jié)果東辛油田下轄35個區(qū)塊,歷年來只是區(qū)塊內(nèi)部對比,各個區(qū)塊之間對比標準不統(tǒng)一,尤其辛鎮(zhèn)構(gòu)造斷塊與東營構(gòu)造斷塊間的對比層系差別很大,砂層組界限對比不統(tǒng)一,且小層對比較粗,已無法滿足油田高含水期求精,求細的開發(fā)需求.結(jié)合東辛油田地層特點及構(gòu)造特征,層統(tǒng)層對比骨架剖面網(wǎng)的完整性及嚴謹性.進行區(qū)塊內(nèi)部對比時,以全區(qū)基干剖面為骨架向區(qū)塊內(nèi)部外延,加密骨架網(wǎng),實行網(wǎng)狀閉合,對比剖面井位占斷塊總井位的半數(shù)以上,提高對比的精度,在對比過程中同時繪制對比剖面圖,及時校正對比的準確度.對與小層對比采用等高程,相變,疊加砂體對比等對比模式對小層進行了精細劃分,使劃分結(jié)果更加準確和符合沉積規(guī)律.4,結(jié)論應(yīng)用層序地層學(xué),沉積學(xué),石油地質(zhì)學(xué)等的原理和方法,結(jié)合鉆井和地震等資料,對東辛油田2O多個斷塊進行全區(qū)地層對比及小層精細劃分,共對比了2000多口井,并繪制砂組構(gòu)造圖,小層平面圖,主力砂體頂面微構(gòu)造圖,等厚圖,隔夾層圖等,為該油田精細開發(fā)提供了有利依據(jù).下步工作為加大工作力度,加快工作進度,將東辛油田剩余斷塊基礎(chǔ)地質(zhì)研究工作完成.(上接55頁)處,平面較完整,梁軸力較小,多為200~400kN.橫向框架粱中拉力在樓板連通處軸力較大,可達約700kN.框架柱在溫度荷載作用下產(chǎn)生剪力和彎矩,作為屋蓋支座的框架柱底剪力較大,可達1100kN,其余框架柱底剪力多在l00kN左右.最大柱根彎矩也出現(xiàn)在作為屋蓋支座的框架柱底,約達6500kN?m.5.2.3溫度作用對基礎(chǔ)設(shè)計的影響溫度作用能在柱底產(chǎn)生較大的剪力和彎矩,設(shè)計中適當?shù)乜紤]溫度應(yīng)力對基礎(chǔ)的影響是必要的.設(shè)計時考慮了溫度應(yīng)力的影響后,柱下樁數(shù)有所增加,特別是結(jié)構(gòu)四角的框架柱,樁數(shù)主要取決于溫度荷載產(chǎn)生的彎矩.565.2.4樓板中的溫度應(yīng)力(降溫30~C)降溫荷載產(chǎn)生的縱向拉力在上部最大,平均收縮應(yīng)力約3.5MPa,在樓板開大洞處最大可達約4.5MPa,其余應(yīng)力分布較均勻,平均約1.5MPa.橫向拉力在連接樓板處最大,平均收縮應(yīng)力約2.5MPa.5,2.5N應(yīng)力鋼筋計算預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量根據(jù)不同的溫度應(yīng)力及樓板厚度,分區(qū)域計算.混凝土的預(yù)應(yīng)力值根據(jù)混凝土規(guī)范對裂縫控制等級為二級的要求,按下式計算:o-ia~一,I(3)式中