山地博物馆结构的设计研究.pdf

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1、山地博物馆结构的设计研究■郭飞翔[摘要]中国美术学院民族艺术博物馆依山而建，位于象山丘陵地两座山交接位置。本工程根据场地地形条件，结构配合建筑，最大化地满足了建筑造型，同时最小化对原场地破坏。本工程结构沿着山体走势设计，基础综合考虑场地情况，结合设计与施工的要求，选用人工挖孔扩底桩基础。上部结构采用钢框架中一tl,支撑结构体系，外立面采用了钢绞线瓦幕墙结构。【关键词】山地结构人工挖孔桩钢框架一中心支撑结构钢绞线瓦幕墙一、工程概况中国美术学院民艺博物馆包含：美术展览和国际讲堂的功能。本工程结构随地形绵延起伏而上，结构整体为一层，部分区域错落为二层，入口地

2、面标高与博物馆最高处地面高差达到18m，为满足建筑使用功能空间上的要求，采用24米柱网的钢结构。建筑效果图与主要剖面图如下：‘秀，隆2i刊叨俐本工程建筑结构主体设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0．05g，设计地震分组为第一组，场地类别为II类；考虑到建筑的重要性，建筑抗震设防类别为重点设防类。拟建场地地势高低不平，标高高差达20m，根据场地地质、地形、地貌条件，场地属于建筑抗震设计不利地段。二、结构场地方案本工程位与山坡上，场地标高绵延起伏，设计前需综合考虑拟建建筑对场地的影响，计算相对于场地

3、土，各区域土方切削与回填的方量。工程中根据地勘单位提供的场地标高图，结合建筑功能的大体布置要求，得出下方蓝色区域为土方需要回填的区域，红色区域为需要土方切削的区域。根据提供的场地标高，可与建筑确定合理的建筑地面标高，确定流线起伏的高差大小，配合建筑优化建筑方案，兼顾了最小化对原状地形的破坏和满足建筑造型的要求，取得了明显的经济效应。冬J3土玎开挖1呈

4、三、基础方案本工程位于山坡上，场地不利于机械设备的使用，虽为一层、两层建筑，但跨度较大，柱网达到24米，根据工程实际情况和地勘报告提供的资料情况，可选用柱下独立基础和人工挖孔桩基础。综合比较两种基础形式：

5、柱下独立基础施工工艺简单，可采用含砾粘土层作为持力层，此层土力学性质好，压缩模量Es=10．0MPa，地基土承载力特征值fak-175kPa，可满足拟建建筑物的承载力和变形要求，是理想的天然地基。但由于工程的特殊性，此工程建筑物随山坡走势而上，需要层层做护坡，且含砾粘土层为坡洪积层，其层内局部砾石、碎石集中分布，其较软弱处应挖除或进行地基补强，含砾粘土层有一定坡度，基础设置深度和进入持力层深度应满足建筑物抗滑稳定性要求，宜加大基础设计宽度或进行一定的地基处理，基础宜砌置于持力层内一定深度以满足建筑物变形要求。人工挖孔桩基础可采用底部强风化砂岩层作为持力

6、层，距离场地地坪约8m，桩端端阻力特征值l600kPa，层厚约4m，是理想的桩端持力层，人工挖孔桩可在底部做扩孔，满足较大的承载力要求，同时可在原场地上直接施工，避免了对场地的大开挖，对建筑的稳定变形控制较为有利。但人工挖孔桩相对于天然基础来说造价较高，且施工工艺相对复杂。综上所述，比较两者的优劣势，根据工程实际情况，本建筑场地在山坡上，天然基础施工需要涉及较大工程的土方挖填工作，考虑到对建筑稳定和变形等的控制，选用天然基础时均需要加大基础，且需要增加一定的基础埋深，进一步加大了土方的挖填，同时天然基础施工开挖易对原状土造成破坏和影响，从而易诱发不良地

7、质灾害，尤其是边坡的稳定性问题，在山洪季节，地下水容易进入基础下形成软弱带。本工程选用人工挖孔桩的基础形式，较好的避免了上述问题，最后选择人工挖孔桩基础，荷载较大的柱下，在柱底做扩底满足承载力的要求。四、结构方案本工程地面采用钢筋混凝土楼板，与随山坡标高逐层设置的挡土墙形成一体，出地面部分因纵向柱网跨度达到24m，上部如采用混凝土结构太为笨重，且24m跨度采用混凝土梁不合理，故选择采用058较为轻盈的钢框架一中心支撑结构体系。本工程地坪现浇钢筋混凝土楼面板，采用中国建筑科学研究院开发的PKPM软件的SATWE模块进行分析计算，因楼面板跨度较大，地坪楼面

8、板在中间局部合适位置增设支撑柱，地面以下形成较小的柱网，根据应力计算的结果，确定梁、板、柱的配筋。逐层设置的挡土墙，与地坪混凝土板连成一体，地坪楼面板与挡墙相连的1／4板跨，满足不小于墙厚度的要求(然后以放坡的做法收小截面)，用以平衡挡土墙的弯矩，挡土墙按上下端固接的方式确定墙厚，计算墙配筋。本工程上部采用钢框架一中心支撑结构体系，钢框架柱采用焊接箱型钢柱，截面为500×500，钢框架梁采用焊接H型钢梁，截面为300×750，支撑采用焊接H型钢，截面为300×300。钢结构柱脚采用埋入式刚接柱脚，地面以下采用外包钢筋混凝土，埋入到基础承台内，钢框架梁与

9、钢框架柱采用刚接，钢次梁与钢框架梁采用铰接。钢结构计算采用同济大学开发的3D3S软件进行计算分