郑州亚新广场商务办公楼超限结构设计.pdf

浙江建筑,第28卷,第3期,2011年3月
Zhejiang Co
Vol 28. No. 3 Mar 201
郑州亚新广场商务办公楼超限结构设计
Structural Design of an Ultra-limit Business Building
Named Yaxin Square in Zhengzhou City
汪宏'2,邓立彬2,陈伟2,顾凯安2
WANG Hong, DENG Li-bin, CHEN Wei, GU Kai-hong
(1.同济大学土木工程学院,上海200092;2.上海陆家嘴规建筑设计有限公司,上海200050
摘要:通过对一-大底盘双塔带桁架转换超限高层结构设计工程实例的介绍,讨论了结构选型与布置,计算分析与采取的抗
巖措施,经过对多模型多软件的分析计算结果表明,工程的各项总体计算指标北较理想,针对超限所采取的抗震措施合理有效,总
体设计满足规范要求
关键词:超限高层建筑;转换结构;框架一核心筒
中图分类号:TU973
文献标识码:B
文章编号:1008-3707(2011)03-0022-05
1工程概况
河南郑州亚新商务办公楼位于郑州市郑东新区
新火车站区域,北临城市公共绿地,东临和谐路,南临
康宁路,西临心恰路。由一栋带5层裙房双塔高档办
公楼组成,总建筑面积为1.2万m2,其中地上部分建
筑面积为8.5万m2。5层裙房中部分用作配套商务,
地下设3层地下车库及配套设备用房(变电站,热交
换站,消防及生活水池),地上两栋塔楼在5层以下通
过裙房相连。塔楼总层数为24层,屋面标高99m,地
下车库3层层高分别为5.5,3.8,5m,塔楼底层层高
为5m,上面4层层高为4.5m,其余层高均为4m,建
图1建筑效果图
筑外型效果图见图1,建筑剖面见图2。
设计基准期50年,设计合理使用年限50年。2结构选型与转换结构布置
结构安全等级为二级。工程抗震设防类别为内类
抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为
上部结构采用钢筋混凝土框架一核芯筒结构体
0.15g。设计地震分组为第二组,场地类别为三类,
系,高宽比为2.1,核芯筒的宽度与筒体总高之比为
特征周期为0.55,框架一核芯筒结构抗震等级二10.809。结构在5层以下两个塔楼通过裙房相互
级,抗震构造措施为一级,基本风压:W=0.5kN/m
连接,每个塔楼在一二层的一边各抽去两根柱子,形
(按100年),地面粗糙度按B类。
成连续两跨17.25m的大空间。裙房在南面人口处
收稿日期:2011-01-31
作者介:汪宏(1959),男,上海市人,高级工程师,从事建筑结构设计工作。
第3期
汪宏等:郑州亚新广场商务办公楼超限结构设计
表1结构各主要构件的尺寸及混凝土强度等级
外墙厚度
柱断面
层数
墙、柱混凝土强度等级
/mm
/mm
23~24
400
1000×1000
C30
1100×1100
10~12
4501200x1200柱:C50;墙C50
柱:C50;墙C50
1400x1400
柱:C55;墙CS0
1400×1400
柱:C55;墙C50
5001400×1400柱;C55;墙C50
地下-3~-1
500
1400×1400
柱:C55;墙C50
3结构超限情况的判别及采取的抗震措施
3.1结构超限情况的判别
图2建筑纵向剖面图
按照建设部颁发的《超限高层建筑工程抗震设
ニ三层楼板缺失形成3层共享空间。为了达到以上防专项审查技术要点》建质(200020号文要求,并
建筑布置的要求,在抽柱处设置了两跨连续转换桁根据文献[1]逐项对照本工程超限项目:
架,桁架高度为1层4.5m高。塔楼核芯筒墙厚从
(1)平面不规则:为了形成人ロ处大堂上空共
200~5600不等,外围四角框架柱断面从1400x享空间,二三层中间楼板严重缺失,开洞面积分別占
1400~1200x1200,转换柱断面1800x1800,框40%和25%,且楼板有效宽度均小于50%。
架主梁900x600,次梁300×550,楼板厚120,转换
(2)竖向不规则:两个塔楼分别在一二层外框
桁架上弦杆及下弦杆断面均为1300x800,斜腹杆架柱处一隔一各抽掉两根柱子,形成两跨跨度均达
断面为1000×1300,各构件详细尺寸及混凝土强度17.25m的大跨转换结构。
等级见表1。二三层结构布置分别见图3、图4。
(3)转换柱为穿层柱。
图32层结构平面图
浙江建筑
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国
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图43层结构平面图
3.2采取的抗震构造措施
用劲性混凝土柱,并且从裙房面向上延伸一层,屋面
针对以上情况,为了保证转换层结构构件的强22.6m跨的大梁也采用劲性混凝土梁。裙房屋面上
度与变形满足规范要求,将转换构件设计成1层下一层的楼板也加强构造措施。
4.5m高的桁架,并且在上下弦杆中布置了型钢,形
成劲性混凝土构件,上下劲性弦杆向北延伸一跨,P4结构计算
确保构件在地震作用下的强度与延性,对支撑转换4.1整体指标计算
桁架的三根大断面转换柱内也布置了型钢,以达到
为了考察结构的各项特性指标,将双塔结构分
在地震作用下同样的延性效果。转换桁架的抗震等为两种计算模型分别计算,一种为整体模型,另一种
级提高一级。
为离散的単塔模型。计算位移比,周期比采用刚性
由于在3层一边设置了转换桁架,结构的刚度楼板的计算假定,计算位移及内力采用弹性楼板
偏向一侧,在地震作用下扭转效应非常大,为此在转假定。
换桁架的对应侧相应布置了两跨支撑,以调整刚度
结构计算程序采用PKPM系列软件中 SATWE
中心与质量中心尽可能的接近,増加抗扭刚度,改善及 PMSAP程序(校核)分析计算,考虑空间耦连震
扭转效应。在二三层楼板严重缺失情况下,当遭遇动,嵌固部位为1层地下室顶板处。根据文献[2
地震作用时楼板连接薄弱部位会产生很大的应力集建议,由于转换层所处位置大于1层,所以选用剪弯
中,楼板容易开裂破坏,针对这种情况将2层楼板加刚度作为转换层刚度比的计算模式,总刚分析方法,
厚至150,并且加强楼板配筋双层双向拉通,配筋率经计算在地震作用下的层间最大位移角均小于1/
达到0.3%,在南面E轴的两塔楼间设置混凝土劲800,在偶然偏心作用下层间位移比小于1.2,有效
性梁以加强连接作用,3层楼板采取相同的加强措质量系数均大于90%,最大扭转周期与最大平动周
施,并且在内力计算时将这两层楼板均设为弹性楼期之比均小于0.85。转换层上部与下部结构的等
板以模拟结构的真实情况。
效侧向刚度比Re两个方向均接近于1,转换层侧向
对于穿层的转换柱除按计算配筋外,考虑按短刚度与相邻上部楼层側向刚度之比大于0.6。说明
柱加强构造措施,提高箍筋的体积配箍率,加强柱子采用桁架转换层后刚度及质量变化比较均匀,对结
上下端的连接。
构整体侧向刚度无明显影响。各楼层的受剪承载力
由于双塔结构在裙房顶面受力相当复杂,所以均大于其上一层受剪承载力的80%,各楼层的抗