余 青 （安徽省建筑设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230000）
1 工程概况
本工程为医院改扩建工程，地下为两层机动车库，地上为6层、7层的门急诊楼和15层的住院楼。基础顶标高为-9.4m，6层、7层裙房高度分别为20.6m、25.1m，15层的住院楼高度为59.6m。既有建筑分为2004年建造的带6层裙房的15层住院楼和2018年建造的5层钢结构裙房，分别称为建筑A和建筑B。建筑A有一层地下室，基础顶标高为-5.2m，采用桩基+防水板基础，建筑B无地下室，基础为独立基础，基础顶标高为-4.0m。新建建筑位于既有建筑的东侧和南侧，如图1所示。
图1 结构分缝示意图
该医院位于六安市区，抗震设防烈度7度，地震加速度为0.10g，地震设计分组为第一组。本工程为重点设防类，根据初步设计评审结构专家意见，按抗震设防烈度7度0.15g执行。场地土类别为II类，本场地属于建筑抗震一般地段。
2 上部结构设计要点
2.1 抗震缝设置
因新建建筑为一L形建筑，且裙房与住院楼高度相差较大，且六层、七层裙房层高与住院楼层高不一致。为控制结构平面和竖向规则性，根据建筑平面布置及功能要求，以最合理经济的方式将建筑划分为规则的结构单元，各单元均采用钢筋混凝主次梁楼盖。各单体均以负一层顶板为嵌固端。为避免地下室刚度重复利用，使得地下室整体刚度偏小，各单体YJK模型地下室部分不延伸到相邻单体范围，确保地下室顶板满足嵌固要求。
因既有建筑的建造时间不同，遵守的设计规范要求不同，并避免对既有建筑进行加固，使新建建筑与既有建筑完全脱开，且不改变既有建筑各区域的使用功能。新建建筑平面为L形，建筑B南侧的新建建筑为两跨高度20.6m的6层门诊楼，建筑B东侧为7层门诊楼，L形角部的建筑功能有利于设置抗震缝，且此处设置抗震缝，6层门诊楼可按多层建筑设计，为二级框架结构，更加经济。15层住院楼与7层门急诊楼之间存在高低差，且因裙房六层需要设置手术室，层高比住院楼高1.5m，若二者之间不设置抗震缝，会出现结构超限，形式不合理且不经济。因此，通过抗震缝将住院楼与裙房分开，形成2个规则的结构单元。住院楼按框剪结构设计，框架抗震等级为二级、剪力墙抗震等级为一级。七层裙房按框架结构设计，其框架抗震等级为一级。抗震缝设置如图1所示。
2.2 住院楼不规则性分析
因裙房已通过抗震缝分为2个平面与竖向均规则的结构单元，除扭转位移比超过1.2且不大于1.4，无其它不规则。因住院楼局部楼层开洞较大，使楼板水平传力途径受到影响，且存在局部跃层柱，楼板绝对刚性假定不成立，本节仅对住院楼进行分析。住院楼各层的结构平面布置图详见图2、图3。
图2 二层～五层结构平面布置图
图3 六层及以上标准层结构平面布置图
因门厅中庭上方楼板缺失，电梯井处开洞较大，为加强结构的整体性，二层至五层楼板最小厚度120mm，其它各层电梯井周边最小板厚120mm。因建筑功能限制，剪力墙布置在电梯井周边，为控制结构扭转，在左侧增加剪力墙，为保证剪力墙的平面外稳定性，剪力墙左侧楼板120mm，并周边与框架梁柱可靠连接，满足高规对建筑的扭转刚度比要求；上部结构计算程序采用YJK，地震作用按照《建筑抗震设计规范》中的参数进行主体结构分析计算，均考虑空间耦连震动。结构抗震计算结果汇总如表1所示。
住院楼整体计算结果 表1
结合计算结果对住院楼结构超限判别如下：①本单体建筑总高度不超过60m，不属于高度超限建筑；②本单体考虑偶然偏心的扭转位移比存在大于1.2的楼层，但不超过1.4；③二层至五层门厅上方楼板缺失，电梯井处洞口开洞面积较大。除楼板不连续和X向、Y向位移比大于规范要求外，结构整体平面较为规则，竖向抗侧力构件保持连续，整体指标良好，属于一般不规则的高层建筑。对于一层至五层的门厅处2个框架柱在Y方向无连接，按跃层柱考虑，抗震等级提高一级，且按中震弹性复核框架柱的承载力。
2.3 上部结构设计注意事项
为保证结构安全可靠，提高特殊构件的承载力，因对特殊构件和不规则的区域进行单独分析研究。具体的设计注意事项如下。
①因中庭和楼电梯间开洞，使楼板不连续，局部楼板弱连接。分析时应加大洞周边板厚，并采用PMSAP等分析软件按弹性楼板假定，考虑楼板实际的面内及面外刚度，进行小、中震作用下的有限元分析。弱连接楼板按中震弹性控制楼板厚度及配筋。洞口周边楼板采用双层双向配筋，并适当加大楼板配筋。②电梯井周边局部楼层楼板缺失，应保证剪力墙尽量围成筒结构，形成整体受力形式。对于两侧均无楼板的剪力墙，在计算指标和配筋时，应与去掉其虚刚作用的模型进行包络设计，两个模型均应满足规范要求。③对于局部楼层未形成双向框架的框架柱应按中震弹性设计，提高其抗震承载力，保证在地震作用下不会率先发生破坏。④调整抗侧力结构布置，使得质心和刚心尽量重合，尽可能减小扭转效应。⑤楼梯采用滑动支座，以消除其对框架的不利影响。⑥因二层至五层楼板开洞较大，其整层楼板应按弹性模6计算。
3 地下结构设计要点
新建建筑的基础埋深比既有建筑A、建筑B的基础埋深分别低约4.2m、5.4m，建筑A的地下室外墙、建筑B的独立基础边与新建建筑的地下室外墙最小净宽均为4.5m。因操作空间和建筑平面限制，新建建筑设计时遇到多个难题，现具体分析如下。
建筑A采用人工挖孔桩+防水板基础，人工挖孔桩持力层为中风化泥质砂岩层。为避免基坑开挖对既有建筑的影响，支护设计时应保证基坑开挖不破坏既有结构桩基周边的土层，并设置止水帷幕，使其围绕地下室一周，保证地下水分布不发生改变。施工期间应严格对既有建筑进行沉降观测，一旦发生异常，应立即研究引起沉降的因素，并提出合理的解决方案，避免对既有建筑产生影响。
根据建筑功能要求需在建筑B下方设置连通口，使新建建筑负一层与建筑A负一层联通。连通口两侧独立基础净宽4.7mm、连通口净宽需4m，且独立基础底标高比新建连通口底标高高0.8mm。若基坑支护与结构连通口外墙单独设计，不能保证净宽要求，因此为节省空间，支护结构应与连通口外墙进行整体设计。经综合对比，支护采用钢板桩大锁扣设计，并在钢板桩大凹口内设置300×330的柱，在两柱之间采用150mm厚的板连接，该板水平钢筋锚入两侧柱内。柱受力分析时，应取柱宽加柱两侧各L/2的板宽作为一个受力单元，分析做用于此单元的土压力，如图4所示。钢板桩应与连通口底板钢筋焊接连接。
图4 钢板桩挡墙平面示意
因尺寸限制，采用支护结构兼做地下室外墙。支护应采用咬合灌注桩，保证桩之间的可靠连接。基础底板施工时，应将支护桩混凝土局部凿开，使基础底板钢筋与支护桩钢筋焊接，并重新浇筑。支护桩顶的冠梁标高一般低于结构正负零标高，冠梁顶至正负零之间应为现浇混凝土墙。设计时，应在冠梁位置预留冠梁上方挡土墙插筋和止水钢板。对于落在冠梁上的框架柱，应复核框架柱下方支护桩的承载力和桩身强度，并复核冠梁配筋，预留框架柱插筋。若与框架柱下方的支护桩相连的支护桩后期需要凿除时，则布置支护桩时应考虑此因素，保证框架柱下方的桩不破坏，且应验算框架柱下方支护桩的承载力是否满足要求。对于兼做负二层地下室外墙的支护桩，凿除至对应标高上时应预留足够长的钢筋，使支护桩钢筋与坡道底板可靠连接。若基础不考虑支护桩作用时，应将桩顶标高截至底板下300mm以上的高度，使支护桩与基础完全脱开，避免因支护桩的作用使基础底板发生冲切破坏。
