公共艺术馆建筑结构设计分析

某公共艺术馆建筑总面积约13542.01m2，建筑基底面积2541.32m2。在建筑结构设计时对桩基础结构、钢筋混凝土结构及网架结构进行详细的分析与计算，设计分别对混凝土和钢结构部分进行分析和计算，确定桩为端承摩擦桩，桩端持力层为粉质粘土层；梁柱等节点钢筋过密的部分，须采用同强度等级的细石混凝土振捣密实；网架形式为焊接球节点平板网架。在满足结构受力要求的前提下，结构设计和建筑设计达到了统一，取得了良好的建筑效果。

某公共艺术馆建筑工程，总建筑面积13 542.01 m2，建筑基底面积2 541.32 m2。建筑工程设计等级为一级，设计使用年限为50年。建筑层数为地上5层，建筑高度为22.04 m，结构形式为框架结构。防火设计建筑分类为多层建筑，耐火等级为二级。

使用功能：1层为琴房、画室、舞蹈室和附属用房；2层为琴房、画室、幼儿教育教室和附属用房；3层为琴房、画室、舞蹈室和附属用房；4层为计算机室、画室和附属用房；5层为计算机室、画室、排练室和附属用房。建筑结构标高：本工程用相对标高来表示，室内±0.000标高相当于绝对高程，室内外高差600 mm。本工程结构为5层框架结构。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，特征周期为0.45 s，设计地震分组为第1组，框架抗震等级为二级，建筑结构的安全等级为二级，建筑抗震设防类别为乙类，砌体施工质量控制等级为B级。

1桩基础结构设计分析

（1）本工程基础采用静压预应力混凝土管桩，选自国标图集10G409《预应力混凝土管桩》。

（2）根据某勘测工程技术有限公司2008年11月提供的《公共艺术馆规划设计方案岩土工程勘察技术报告书》及静压试桩报告，确定桩为端承摩擦桩，桩端持力层为粉质粘土层。本工程布桩时按竖向承载力特征值Ra=600 kN进行设计，管桩长度为13 m。管桩桩端进入粉质粘土层深度不应小于800 mm（图1）

（3）静压混凝土管桩选用预应力高强混凝土管桩（PHC），AB型，直径400 mm，壁厚95 mm。根据试桩及现场实际施工情况，确定是否采用钢桩尖。

（4）静压预应力管桩施工、检测等要求均详见JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》及DB21/T1565—2015《预应力混凝土管桩基础技术规程》。

（5）预应力混凝土管桩施工要求及接桩等构造均见10G409《预应力混凝土管桩》。

（6）施工前，施工单位应根据场地本身实际情况、地下管线情况及周边建筑情况合理安排沉桩顺序和进度，开挖防挤沟，设置应力释放孔，以减小地基土体的变形。加强施工过程中挤土位移监测，边监测边施工。（7）本工程管桩顶设计标高为–2.650m，桩顶进入承台50mm。

（8）冬期施工的管桩工程应按JGJ104—2011《建筑工程冬季施工规程》有关规定施工。

2钢筋混凝土结构分析

（1）钢筋：HPB235()，HRB335()，冷轧带肋钢筋CRB550。焊条：E43型、E50型。混凝土强度等级：现浇构件均采用C30混凝土，梁柱等节点钢筋过密的部分，须采用同强度等级的细石混凝土振捣密实。墙体材料：±0.000以下采用MU10矿渣砖，±0.000以上采用大孔非承重空心砖，密度不大于8.0kg/m3。砌筑砂浆：±0.000以下采用M5水泥砂浆，在±0.000以上采用M5混合砂浆。钢筋保护层厚度：地面以上板15mm，梁25mm，柱30mm；地面以下梁35mm，柱35mm，基础40mm。

（2）钢筋的抗震锚固长度及搭接长度：当混凝土强度等级C30，抗震等级二级时，钢筋的抗震最小锚固长度LaE：HPB235为27d；HRB335为34d；CRB550为34d。其中锚固长度La对于各种钢筋都不应小于250mm；梁柱钢筋的连接可采用机械连接或焊接，其接头的类型及质量应符合国家现行有关标准及规范的规定。钢筋的抗震搭接长度LIE=ζLaE；钢筋搭接长度修正系数ζ按当纵向钢筋搭接接头面积百分率为25%时，取1.2；为50%时，取1.4。

（3）梁板跨度大于4m时，应按施工规范起拱。

（4）非承重墙与框架柱拉接筋设置：砖砌体与混凝土框架柱沿高度方向设置的拉结筋。

（5）砖墙长度大于5m时，墙顶部和梁应当有拉结措施，墙长大于层高2倍时，增设钢筋混凝土构造柱。

（6）砖墙门窗等洞口顶标高无框架梁处应当选用混凝土过梁。若遇在柱边开洞的，应在柱预留过梁钢筋（锚入柱中35d），过梁在砖砌体中每边支承长度不应小于250 mm。

3钢筋混凝土现浇板

（1）板的底部钢筋伸入支座不小于5d，且伸至支座中心线，边支座上部钢筋锚入支座LaE。

（2）板上孔洞应预留，避免后凿，施工时各工种必须根据各专业图纸配合土建预留全部孔洞。当孔洞尺寸不大于300mm时，洞边不再另设加强筋，板内钢筋由洞边绕过，不得截断，当孔洞尺寸大于300mm时，洞边应另设加强筋，当平面图未交待时，一般按如下要求：洞口两侧各2根，其截面不得小于被洞口截断的钢筋面积，且不小于212，长度为单向板受力方向以及双向板的两个方向沿跨度通长，并锚入支座不小于5d，且应伸至支座中心线，单向板非受力方向洞口加筋长度为洞宽两侧各加40d。

（3）楼板上后砌隔墙的位置应严格遵守建筑施工图，不可随意砌筑，对墙下无梁的后砌隔墙，应按建筑施工图所示位置在墙下板内设置216的纵向加强筋（沿墙通长，两端锚入支座250mm）。

4网架结构设计

（1）网架形式：焊接球节点平板网架支承形式为上弦柱支承（图2）。

（2）材料：钢球、钢管、钢板、锚筋，螺栓选用Q235b钢，钢管采用高频焊管或无缝钢管。焊条选用E43型，图中未注明焊缝一律满焊，焊缝高度为母材最小厚度的1.5倍，材料应具有质量证明及验收报告，钢球须打上工号，所有产品的质量应符合相关行业标准。

（3）设计技术参数：静荷载1.20kN/m2（包括钢架及檩条自重）；可变荷载0.50kN/m2；基本风载0.50kN/m2；荷载须作用在节点上，杆件不承受横向荷载。

（4）钢材涂装:除锈，钢结构制作前构件表面应进行除锈处理，除锈等级不低于GB10923—2009《锻压机械精度检验通则》中Sd2.5级标准；防腐涂层，钢材表面经除锈后，应喷涂醇酸防锈底漆两遍，共65μm厚，再涂两道醇酸面漆，共65μm厚；钢构件的焊接连接部位，不得涂漆。

本工程结构平面复杂，在桩基础结构设计上采用桩为端承摩擦桩，桩端持力层为粉质粘土层。在钢筋混凝土结构部分，从结构的合理性和经济性等角度进行分析，并对实施方案进行多项抗震概念的加强。在钢结构部分，考虑其平面形状，采用同强度等级的细石混凝土振捣密实结构，既满足了建筑功能的需要，又使结构与建筑体态相融合。