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岩土研究院

工程实例-报社综合业务楼的增层设计

305 2022-02-08 09:33:11

一、工程概况

报社综合业务楼建于20世纪 50年代,是一幢内廊式砖混结构的建筑,地上四层,地下周部一层全长 90m,分为三段,两翼进深16m,中间段进深18m,建筑面积6152mm²,钢筋混凝土现浇楼屋面,条形基础。当时设计未考虑抗震,唐山地震时房屋有轻微损坏,其后对房屋进行了抗震加固。

由于报社业务的发展,决定在原建筑上增建四层办公楼,同时要求施工期间不影响原房屋的正常使用。北京市建筑设计研究院承担了该工程的设计任务。

二、增房结构方案

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通过对建筑的结构计算表明;采用直接增层,无论是对竖向承载力还是抗震强度都不能满足规范要求。最后决定采用外套框架增层结构方案,由于新老建筑为两种完全不同的结构体系,因此按新老建筑完全脱离的原则进行设计。

结构布置上将平面分为三部分,两翼为八层,跨度为 18.2m;中间部分为九层,跨度为20.2m,开间同原设计不变。框架柱顶标高分别为33.1m(两翼)和 35.5m(中间部分)。由于利用原屋面作为第五层的楼面,框架柱底层高度为 20.6m,柱内侧与墙外侧净距 300mm。横向为"高腿型"外套框架,纵向每层设梁拉结。

为了争取房屋的净高及加快施工进度。主次梁采用钢结构。由于无间比较小,荷载又不太大,采用以一-层主梁托两层楼盖的方法,主梁为钢板组合焊接工字钢,梁高 1m,中部梁高1.3mr.,次梁为工18,间距为2.4m左右(图5-37)。

柱子采用钢柱外包钢筋混凝土组合柱,柱断面如图5-38所示。

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由于钢结构吊装速度快,钢柱就位校正后,即可安装钢梁并进行下道工序施工。柱子的外包钢筋混凝土在钢结构安装完成后进行浇捣,这样可加快施工进度,同时也解决了钢结构的防腐蚀及防火问题。

纵向框架拉梁也采用工字形钢外包混凝土,拉梁断面为 200×400(两翼部分),中间部分为了控制纵向变形,拉梁断面为250×650。

为了减轻增层部分的结构自重,增层部分的所有围护墙及内隔墙均采用泰柏板,这种材料具有自重轻、强度高和保温性能好的优点,墙面可做各种饰面材料。

三、结构设计与内力分析

(一)框架内力分析

框架内力分析采用平面杆系计算程序。由于两翼框架比较规则,开间亦较均匀,故选取一福框架进行内力分析,假定框架主梁与柱刚接,托层梁与柱铰接,为减少托层梁的跨度,在中间走道处设置小柱,计算简图与主要计算结果见图5-39所示。

中间部分框架各榀差异较大,故按对称取三榀框架协同计算,并使用平面杆系程序,各榀间虚设铰接刚性连接,以模拟空间协同工作计算。计算简图和主要计算结果见图5-40所示。

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(二)基础设计

由于地基土质较差,地面下为杂填土及砂粘填土、深达 10m.左右。因此采用桩径为1000mm 的大直径灌注桩,一柱一桩,桩长平均 10m 左右,持力层承载力标准值为1500kPa,桩头扩至1.3~2.0m。

为加强刚度计,每二根桩加一根辅桩,三根桩组成一个三角形承台。承台高 800mm,纵向设置400×400的拉梁。图5-41为桩位布置。桩、承台与柱间的连接见图5-42所示。

四、构造措施

(一)所有钢梁与钢柱的连接均按钢结构中梁、柱刚接的要求设计。钢柱分三截加工. 第一截从桩顶至=0.0000标高,柱长 3.1m;第二截从一层至五层,柱长15.85m;第三截从第五层中部至第11层,柱长 14.45~17.45m。大梁与柱是刚性连接。为保证连接质量和减小大梁的吊装长度.节点随钢柱在工厂完成(图 5-43),主梁与次梁的连接采用高强螺栓。主梁本身的接头用高强螺栓加焊接。

(二)钢柱上焊有栓钉,以加强与外包混凝土的可靠连接,保证剪力的传递。每根柱配8432钢筋(图 5-44),钢筋采用"锥螺纹"接头,这种接头施工方便、速度快、质量可靠,现场无火源,有利于安全防火。

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