备注:本人接受布丁的邀请,不定期给结构设计同行分享一些内容,虽然都不是原创的,看到觉的不错就拿过来分享给大家!最近也和大家一样,准备这是不是可以换一份设计的工作,大家有什么好的想法可以留言一起讨论!现在坐标广东,设计院画图员一枚!1工程概况本工程位于深圳市福田区,由主楼和副楼组成,其中主楼为超高层办公楼,副楼主要功能演播厅及辅助用房。 该项目总建筑面积为15.08万m2,其中地上9.97万m2,地下5.11万m2。从室外地面算起,主楼结构高度为205m,共43层,首层层高为6m,标准层层高为4.3m,属于高度超B级建筑。副楼屋面高度为47m,地上共9层,层高:首层6m,2层5.1m,3~7层5.2m,8层4.3m,9层5.650m;悬挑桁架从第7层至屋面层由核心筒及外框架伸出,悬挑长度达36.65m,桁架高度达15m。建筑效果图及建筑剖面图分别见图1,2。
备注:本人接受布丁的邀请,不定期给结构设计同行分享一些内容,虽然都不是原创的,看到觉的不错就拿过来分享给大家!
最近也和大家一样,准备这是不是可以换一份设计的工作,大家有什么好的想法可以留言一起讨论!现在坐标广东,设计院画图员一枚!
1工程概况
本工程位于深圳市福田区,由主楼和副楼组成,其中主楼为超高层办公楼,副楼主要功能演播厅及辅助用房。
该项目总建筑面积为15.08万m2,其中地上9.97万m2,地下5.11万m2。从室外地面算起,主楼结构高度为205m,共43层,首层层高为6m,标准层层高为4.3m,属于高度超B级建筑。副楼屋面高度为47m,地上共9层,层高:首层6m,2层5.1m,3~7层5.2m,8层4.3m,9层5.650m;悬挑桁架从第7层至屋面层由核心筒及外框架伸出,悬挑长度达36.65m,桁架高度达15m。建筑效果图及建筑剖面图分别见图1,2。
图1 建筑效果图
2结构体系
2.1 主楼核心筒的布置方案
主楼体型规则,沿全高无立面收进,结构高宽比为5.36。主楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构。核心筒外包尺寸为35.8m×13.1m,核心筒高宽比为15.8,为扁长矩形核心筒。核心筒布置方案见图3),该方案通过弱连梁将一个大筒体拆分为两个由弱连梁连接的小筒体,有效地解决了因核心筒X,Y向的长度相差较大而导致结构X,Y向刚度相差过大的问题,从而通过强弱连梁实现结构的耗能机制和耗能次序。
图3 主楼标准层结构平面布置图
2.2 主楼抗侧力体系及楼盖体系
主楼三分之一高度以下采用型钢混凝土柱,以上采用钢筋混凝土柱(图4),截面尺寸由底部1.65m×1.65m逐渐减小至顶部0.9m×0.9m,混凝土强度等级由底部C60逐渐减小至顶部C30,钢骨为十字形截面,最大钢板厚度为50mm,钢材采用Q345B。核心筒外墙底部厚度X向为850mm,Y向为650mm,逐步减薄至顶部X向500mm,Y向450mm;核心筒内部墙体厚度从底部400,300mm,逐渐减薄至顶部300,200mm。楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构,标准层边框梁高1000mm,内框梁高800mm,梁宽度为800~400mm。楼板采用钢筋混凝土楼板,厚度为110~140mm。
图4局部建筑效果图
2.3 副楼结构体系及传力机制
副楼采用框架-核心筒混合结构体系,采用方钢管混凝土柱和钢骨混凝土剪力墙核心筒,外框架通过钢梁与核心筒相连,外框架共有8根截面尺寸为1.4m×1.4m的钢管混凝土柱,此8根钢管混凝土柱在地下室部分变化为截面1.4m×1.4m的钢骨混凝土柱,核心筒剪力墙外筒墙体厚度为1.2m。所用钢材有Q345B和Q420GJC,墙柱混凝土强度等级为C60,梁板混凝土强度等级为C40。结构三维模型见图5,悬挑桁架立面见图6。
图5 结构三维模型图
图7 悬挑层以上结构平面布置图
图9 结构局部剖面图
3.1 主楼抗震构造加强措施
(1)全楼抗震等级按一级采用,适当提高核心筒剪力墙分布筋的配筋率。
(2)对于连接双核心筒的弱连梁,其承载力为抗弯控制,抗剪承载力富余较大,同时配置加强箍筋及横向拉筋,提高该处连梁的变形能力。
(3)底部第2层由于建筑双层柱廊要求,结构楼板缩进,形成边框柱跨两层高。柱计算长度l为14m,l/b(b为柱宽)为8.5>4,为中长柱,其稳定系数接近于1,具有很好的延性。为了提高1~2层结构的侧向刚度及水平承载力,采取了加大底部两层墙体厚度和加大边框柱截面的措施。
(4)工程无竖向不规则,无抗剪承载力突变,无楼层质量不均匀,除顶部局部平面不规则外无平面不规则;无扭转不规则,除个别楼层外,其余楼层的扭转位移比均在1.2以内;通过改变柱尺寸、剪力墙厚度、采用剪力墙开洞口等方式逐步缩短剪力墙长度,使结构刚度由下至上逐渐均匀减小,不出现刚度突变。
(5)工程双筒的连梁配筋取小震作用下两端刚接和两端铰接的较大值。
3.2 副楼结构性能化设计措施
(1)为提高剪力墙连梁的延性,在连梁中配置型钢,并加强其腰筋及箍筋配置(配筋率不小于0.4%且不小于计算配筋)。
(2)在核心筒剪力墙中配置型钢,一是为了承担部分剪力及弯矩;二是与墙体竖向钢筋共同承担拉力。
(3)为使结构具有较好的塑性变形能力,结构仍然按高延性设计,核心筒及框架柱抗震等级为一级,钢构件抗震等级为二级。
4副楼关键节点设计
悬挑桁架从混凝土核心筒及外框柱伸出,第7层E,B点(图7)处节点交汇杆件达11根,节点受力比较复杂。悬挑桁架下弦杆根部弯矩非常大,尽管钢材已采用Q420GJC,但板厚仍超过100mm,基于此提出了解决桁架根部局部弯矩过大的新型节点,见图10。此节点通过对工字形截面翼缘板加下挂板的方式,变相增加了翼缘板的宽度。此种做法一是可以减小板厚,降低焊接难度;二是相对于箱形截面其便于焊接和混凝土浇捣。
图10 典型节点三维图
根据场地岩土工程勘察报告,本场地在5层地下室开挖后,基底已落在强风化层或中风化层,强风化层顶面标高为-21.88~-9.91m。因此本工程基础主要采用人工挖孔灌注桩,桩端以中风化花岗岩作为持力层,局部微风化层较浅处以微风化层为持力层,部分位置采用天然基础,仍以中风化花岗岩为持力层。副楼地下5层墙柱在大震下仍然有拉力,故在基础设计时,综合考虑抗浮,设置了抗拔桩及抗浮锚杆,锚杆嵌入中风化或微风化层。场地不存在液化土层,地下水对混凝土具有弱腐蚀性,对钢筋具腐蚀性。
6结语
主楼工程通过采用弱连梁连接的双核心筒方案成功解决了结构X,Y向刚度差异大的问题,实现了合理的耗能机制和耗能次序,既使结构体系合理,又满足了建筑功能及结构经济性的要求。并且由于采取了相应的抗震加强措施,使结构达到了三水准的抗震设防目标。5层地下室部分采用无梁楼盖,减少了土方开挖,加快了施工速度,屈曲分析结果表明其稳定性是可靠安全的。
副楼单边大悬挑长度远远超常规结构,其设计具有比较大的挑战性。针对其特殊复杂的结构体系,采取了一系列特殊结构分析,提出了解决局部弯矩的新型节点。