摘要：為了滿足建筑的延期使用、功能改變、空間重組、加層增建、結構修復等要求。結合具體工程,介紹了其結構特點,闡述了單坡懸挑屋面梁,屋頂檐口、線條、鋼筋混凝土框架與網殼屋面的構造連接以及基礎的處理方法,提供了一些結構設計在處理現代復雜外形建筑時的構造措施,以完善建筑結構設計。
關鍵字：幼兒園；抗震；結構設計；
中圖分類號：TB482.2 文獻標識碼：A 文章編號：
工程概況
某幼兒園原設計圖紙為2層，設有十幾個班級，擁有日托、全托、親子活動中心和10余間幼兒活動坊及一個多功能廳。但因某種原因僅施工完一層就封頂。現根據建設方的要求，需增設一層，由原設計二層改為三層。原施工一層，改為三層。
該幼兒園用地為不規則三角形，建筑布局沿北、東、南三個建筑用地邊界布局。將日托和全托班布置在北端，使幼兒獲得安靜、安全的環境條件,通過連廊接通主入口，整體呈合院形式。為了不使內院閉塞，將作為主入口并設有辦公用房和活動中心的南樓與設有供應服務用房和多間活動坊的東樓用連廊連接，利于自然采光通風，且對外聯系方便對內管理便捷。用地西南部分為幼兒園室外主要游戲場地，空間形態上向城市開放，以突出幼兒園環境特色。
結構方案
該幼兒園現設計建筑總高建筑總高度為13.900m。抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為二組。場地類別為Ⅲ類，建筑抗震設防類別為重點設防類，框架抗震等級為二級(GB 50223-2008《建筑工程抗震設防分類標準》第6.0.8條及GB50011-2010《建筑抗震設計規范》第6.1.2條)。按7度采取地震作用，按8度采取抗震措施。根據建筑的平面布局，原結構設計通過設置抗震縫將整個平面分為幾個結構單體。A，B，C，D區均為三層，均采用鋼筋混凝土框架結構。A，D區屋頂為仿民國建筑風格的坡屋頂和老虎窗。建筑三層平面有3 m的懸挑設計，對建筑獨特的坡屋面懸挑，結構框架梁做了特殊構造處理。
B區部分屋頂選用網殼結構。各分區之間由框架結構連廊相接。
根據地勘單位提供的本工程的詳細勘察報告，本工程場地地質條件復雜。分布有雜填土、粉質黏土、淤泥質粉質黏土、粉質黏土、黃土狀粉土。場地內淤泥質粉質黏土層分布范圍較大且不均勻。經綜合分析，為了避免可能出現的不均勻沉降對建筑物外觀產生不利影響，造成使用者心理不適應，基礎選用十字交叉條形基礎。
本工程需要特殊處理的部位
3.1 現設計與原設計的關系
現設計依據建設方提供的抗震檢測報告，后續使用年限30年進行結構設計。在滿足建設方使用要求及滿足現行規范的前提下，對原設計的框架結構的梁柱進行復核，發現不少框架柱、框架梁及部分次梁的配筋不滿足計算要求。需進行加固處理。
3.2 新增加的網殼與框架關系
建筑設計將B區作為整個幼兒園的主入口，一層是院長及教師辦公用房。二層布置有一個建筑面積約450 m2的多功能廳和多間幼兒活動坊。多功能廳平面形狀是一個橢圓,立面處理上將平面中舞臺部分的屋頂設計為混凝土現澆坡屋面，觀眾席位置的屋頂設計為網殼，為了不使網殼與混凝土材料屋面在銜接處暴露構造，建筑在整個網殼外圍設計一圈1.1 m高的女兒墻，遮擋住網殼支座。建筑剖面見圖。
結構設計時既要滿足女兒墻的砌筑，又要給網殼留出支座位置。由于網殼部分遲于整個混凝土結構的進度，為了保證在后期網殼設計施工時能有足夠的支座調整余地，結構沿整個網殼外邊緣設計同柱等寬的框架梁并向內加寬至600mm。這樣除去200mm寬女兒墻砌筑后，還有400mm的梁寬用于設置網殼支座，同時寬梁可以提高圓弧邊梁的抗扭作用。
3.3 坡屋頂的懸挑
幼兒對周圍事物天生有一種好奇的探索精神，正是這種心理特征不斷增長著幼兒的見識。建筑師通過搭建閣樓，設置室內的局部樓面下沉來創造各種趣味空間。在A區三層建筑平面出現退層，南面成為兒童活動的室外花園。為了滿足三層室內用房面積，建筑設計向北增加3m的懸挑空間，其上部屋頂為兩坡形式，兩個方向坡屋頂的屋脊線不在同一標高，給結構設計時沿屋面板設置折梁造成障礙,同時建筑要求利用坡屋頂的空間設置局部的夾層，結構設計又無法設置屋頂的水平懸挑梁。
因此，從A區剖面圖上可以看到,頂層為跨度7600mm單坡單排框架,向北有3000mm的反向單坡懸挑，屋脊位于柱軸線上。經過與建筑師協調,在滿足使用空間的條件下將梁底標高控制在12.200m,從而保證結構有足夠的平梁段用于設置水平懸挑梁并能保證懸挑梁的鋼筋錨固。同時在頂部沿兩個坡屋面走向設置300mm×350mm的小梁，一端以框架柱為支點，另一端以框架梁為支點，將屋面荷載傳遞到框架上，這樣處理后整個框架梁的受力明確且安全可行。框架梁的配筋構造詳圖見下圖。
如何加強抗震設計
加固部分抗震設計結合國家建筑標準設計圖集《混凝土結構加固構造》（總則及構件加固）(06SG311—1及《混凝土結構加固構造》（地基基礎及結構加固改造）08SG311—2)，依據《混凝土結構加固設計規范》(GB50367—2006)，考慮工程實際情況，進行多種技術方案對比分析，最終選定能達到技術可靠、安全適用、經濟合理、確保質量的外粘型鋼加固法。外粘型鋼加固法適用于需要大幅度提高截面承載力和抗震能力的鋼筋混凝土梁、柱結構的加固。采用外粘型鋼加固確實能很好提高柱的抗震承載能力，能確保梁截面不會增加較多，也不會影響室內的凈空高度，盡量滿足建筑空間的使用要求。
原設計場地類別為Ⅲ類，采用夯實水泥土樁做地基處理，處理后的地基承載力特征值達到160kPa，基礎采用柱下獨立基礎。增加1層后，原設計地基基礎的承載力和地基變形計算均不能滿足使用要求。考慮原場地地質條件不太好，且場地已經過人工擾動，綜合各方面因素選定由原柱下獨立基礎改為采用柱下十字交叉的條形基礎。新舊基礎采用剛接，即新增的條形基礎肋梁既承擔剪力也傳遞彎矩，結構的整體性能較好，能很好地協調本工程的不均勻沉降。
結束語
現代幼兒建筑設計不但要為幼兒園展開教學創造良好的條件,更要為幼兒創造一片樂園。建筑師在設計時應運用各種表現手段創造出一個天際輪廓線高低錯落、建筑體形富于變化的幼兒園。幼兒心理學和教育心理學研究表明,幼兒對周圍世界的認識是通過與周圍環境的經常接觸而促進感覺、知覺、注意、記憶、想象、思維、語言等方面發展的。結構采用鋼筋混凝土框架結構配合部分網殼可以很好地滿足建筑師的設計意圖。當用鋼筋混凝土框架結構處理復雜的屋頂結構形式時,應該盡量簡化計算模型,使各構件受力明確。
參考文獻
[1]GB50010-2010,混凝土結構設計規范.
[2]GB50011-2010,建筑抗震設計規范.
[3]GB50223-2008, 建筑工程抗震設防分類標準
[4]GB50367—2006，混凝土結構加固設計規范
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