第一篇 超限高層建筑工程(初步設(shè)計(jì))

第二篇 中航投資大廈結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)咨詢意見

第三篇 結(jié)構(gòu)超限設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告

1 工程概況

中航投資大廈位于朝陽(yáng)區(qū)崔各莊鄉(xiāng)大望京村、望京 2 號(hào)地中的 626-1 地塊；東北緊鄰大望京公園及五環(huán)路，南至大望京街，西北至地鐵 15 號(hào)線及規(guī)劃望京新干道，西南至規(guī)劃望京 2 號(hào)路。

總建筑面積為 13.648 萬(wàn) m2，地上 43 層，建筑面積約為 9.148 萬(wàn) m2，其中商業(yè)裙房 1.15萬(wàn) m 2 ，塔樓辦公 7.998 萬(wàn) m2 ；地下五層，建筑面積約 4.5 萬(wàn) m2，為建筑高度 220m 的超高層 5A 甲級(jí)寫字樓。B1 為商業(yè)、設(shè)備用房，層高 6m；B2、B3 為車庫(kù)、設(shè)備用房，層高分別為 3.85m、3.65m；B4、B5 為車庫(kù)、局部 6 級(jí)戰(zhàn)時(shí)人防物資庫(kù)、人員掩蔽所，層高分別為 3.7m。F1~F4 為寫字樓配套商業(yè)裙房，層高 5.5m；F5~F13 為低區(qū)辦公，F(xiàn)13 層高 4.5m、其他層層高 4.2m；F14 為避難層 1，層高 8.0m 沿外框架設(shè)置環(huán)臂桁架，層間標(biāo)高 4.5m 處設(shè)置樓面梁；F15~F28 為中區(qū)辦公，F(xiàn)15 層高 5.5m、其他層層高 4.5m；F29 為避難層 2，層高 8.0m 沿外框架設(shè)置環(huán)臂桁架，層間標(biāo)高 4.5m 處設(shè)置樓面梁；F30~F43 為高區(qū)辦公，F(xiàn)30、F43 層高 5.5m，其他層層高 4.5m；局部出屋面兩層設(shè)備層，層高 4.5m。室內(nèi)外高差150mm，結(jié)構(gòu)地上總高度 205.25m，屋面至 220m 為建筑裝飾剛架。

±0.000 相當(dāng)于總圖中絕對(duì)標(biāo)高 35.80m。

圖 1-1 結(jié)構(gòu)樓層示意圖

第 3 章 結(jié)構(gòu)中震、大震等效彈性分析報(bào)告

1 中、大震計(jì)算

為考察中震、大震作用下，結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件保持彈性和不屈服的可能性，采用符合規(guī)范

的中震、大震反應(yīng)譜進(jìn)行了考慮連梁剛度折減的等效彈性反應(yīng)譜分析。分析的主要目的是

確定中震下可能出現(xiàn)的“可修”的破壞位置、大震下結(jié)構(gòu)可能“倒塌”的部位，同時(shí)考察可能

的塑性發(fā)展水平。這個(gè)分析的主要目的是確保在中震、大震下底部加強(qiáng)區(qū)和加強(qiáng)層區(qū)域的

剪力墻、框架柱及環(huán)臂桁架的性能化設(shè)計(jì)目標(biāo)。應(yīng)當(dāng)說明的是由于其本質(zhì)是一種近似彈性

分析不考慮構(gòu)件屈服引起的內(nèi)力減少和能量吸收，因此是偏于保守的。

第 4 章 罕遇地震下結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析

第 5 章 針對(duì)超限結(jié)構(gòu)采取的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施

本工程位于高烈度 8 度區(qū)，場(chǎng)地類別為不利于抗震的Ⅲ類場(chǎng)地，同時(shí)又是平面、豎向不規(guī)則的復(fù)雜超高層結(jié)構(gòu)。需要通過抗震性能化設(shè)計(jì)及抗震措施增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震承載力，增加結(jié)構(gòu)冗余度，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力和抗倒塌能力。故下面針對(duì)本復(fù)雜超限結(jié)構(gòu)，采取的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施如下：

1.結(jié)構(gòu)抗震布置方面的措施

a）結(jié)構(gòu)體系采用框架核心筒混合結(jié)構(gòu)，在確定核心筒塔樓布置時(shí)盡量增加核心筒外圍剛度，增大結(jié)構(gòu)本身扭轉(zhuǎn)剛度，抗傾覆能力，同時(shí)平面布置沿兩個(gè)主軸方向雙向布置，兩個(gè)方向的側(cè)向剛度較接近且沿豎向連續(xù)布置，避免剛度突變。

b）為提高框架作為二道防線的作用，真正形成雙重抗側(cè)力體系的設(shè)計(jì)概念，與建筑協(xié)調(diào)爭(zhēng)取最大數(shù)量的框架柱，滿足框架承擔(dān)最大地震剪力大于基底剪力的 10%。同時(shí)在角部設(shè)置兩根角柱，避免設(shè)置單角柱在罕遇地震下由于剪力滯后效應(yīng)而內(nèi)力過大。

c）裙房部分為了使整體質(zhì)心和剛心盡量接近，在裙房的四周適當(dāng)布置一定剪力墻，一方面增加結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)剛度，減小了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，另一方面增加裙房的抗震能力，在罕遇地震作用下塔樓和裙房連接部位破壞后，裙房本身仍具備二道防線抗側(cè)力的能力。

d）為提高最主要的抗側(cè)力構(gòu)件核心筒體在地震作用下的延性，在核心筒開大洞口附近、四角部位置全樓通高設(shè)置鋼骨暗柱，鋼骨沿剪力墻全高設(shè)置栓釘。同時(shí)在主要墻體大洞口連梁內(nèi)設(shè)置鋼骨，以提高連梁的延性及耗能能力，滿足強(qiáng)剪弱彎的抗震概念要求。防止在罕遇地震作用下連梁發(fā)生脆性破壞導(dǎo)致核心筒剛度退化嚴(yán)重，內(nèi)力重分布對(duì)框架部分剪力分配過大。

e）剪力墻超過 8m 設(shè)置結(jié)構(gòu)洞口，利用連梁延性耗能，防止墻體過長(zhǎng)損傷集中，同時(shí)保證核心筒角部小墻肢截面突出墻面長(zhǎng)度不小于 500mm 和一個(gè)墻厚。

f）塔樓部分樓板擬采用鋼筋桁架樓承板，在鋼梁上均設(shè)置抗剪栓釘，充分發(fā)揮混凝土受壓鋼梁受拉的共同作用，保證地震作用下的水平力傳遞。

g）盡量?jī)?yōu)化構(gòu)件截面，減輕結(jié)構(gòu)自重。

2.結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施

a）為保證大底盤與塔樓整體作用，裙房屋面板及相鄰下一層樓板適當(dāng)加厚到 150mm，配置雙向雙層鋼筋網(wǎng)，配筋率不小于 0.25%。

b）底部加強(qiáng)區(qū)考慮裙房向上沿一層取地上 5 層，底部加強(qiáng)部位的核心筒墻體外圍所有拉力均由鋼骨承擔(dān)，同時(shí)為提高整體的彎剪耗能能力，以實(shí)現(xiàn)中震下抗剪、拉壓彎不屈服，底部加強(qiáng)部位的水平和豎向分布鋼筋最小配筋率取為 1.0%，拉應(yīng)力較大區(qū)域剪力墻水平和豎向分布鋼筋最小配筋率取為 0.6%，其它一般部位水平和豎向分布鋼筋最小配筋率為0.35%.

c）核心筒墻體的約束邊緣構(gòu)件外墻四角通高設(shè)置，其它剪力墻在軸壓比大于 0.25 時(shí)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件（25 層以下），加強(qiáng)層及其相鄰層設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。約束邊緣構(gòu)件的縱向最小構(gòu)造配筋率為 1.4%，配箍特征值增大 20%，構(gòu)造邊緣構(gòu)件配筋率不應(yīng)小于 1.2%。

d）嚴(yán)格控制滿足嵌固端在±0.000 的條件，考慮地下室相關(guān)范圍內(nèi)的地下一層剪切剛度為地上一層 2 倍以上，地下一層層間側(cè)向剛度為地上一層 1.5 倍以上。室內(nèi)外高差通過加設(shè)梁板側(cè)腋（側(cè)腋傾斜角度取 45°）來(lái)保證水平剪力的傳遞?！?.000 樓板厚 250mm，板鋼筋雙層雙向貫通布置，樓板的最小配筋率為 0.25%。

e）塔樓部分小震考慮 0.20Q0 和 1.5Vmax 較小值調(diào)整后的框架梁應(yīng)力比控制在 0.9 以下，考慮 0.20Q0 和 1.5Vmax 較大值調(diào)整后的框架柱的應(yīng)力比控制在 0.85 以下。加強(qiáng)層環(huán)臂桁架上下弦根據(jù)中震計(jì)算控制應(yīng)力比在 0.9 以下，環(huán)臂桁架腹桿控制應(yīng)力比在 0.8 以下，小震計(jì)算剪力墻軸壓比控制在 0.5 以內(nèi)。

f）加強(qiáng)層相鄰樓板、塔樓首層頂大洞、裙房細(xì)脖連接部位樓板設(shè)計(jì)，具體參見中震彈性設(shè)計(jì)。其它 15 層、30 層、42 層頂開大洞處樓板厚度 130，配置雙向雙層鋼筋網(wǎng)，配筋率不小于 0.25%。除注明外所有樓層核心筒內(nèi)樓板要加厚到 130mm，配置雙向雙層鋼筋網(wǎng)，配筋率不小于 0.25%。

g) 裙房部分剪力墻軸壓比控制在 0.5 以內(nèi)，框架柱軸壓比控制在 0.75 以內(nèi)。

3.結(jié)構(gòu)其它措施

a）施工模擬計(jì)算中 13 層與 14-1、14-2 層為一個(gè)施工次序, 28 層與 29-1、29-2 層為一

個(gè)施工次序，保證與實(shí)際結(jié)構(gòu)環(huán)臂桁架上、下弦受力一致，施工次序即為最后施工中的拆

模次序。

b）地上 5 層以上所有樓面鋼梁與框架柱或剪力墻剛性連接時(shí)，施工次序先連接腹板做成鉸接，待本避難區(qū)段施工完成后連接翼緣形成剛接。

c）組合梁首先保證承載力和正常使用下滿足要求，撓度考慮預(yù)起拱的貢獻(xiàn)，同時(shí)要確保施工階段安全，水平方向組合梁跨度大于 8m 時(shí)施工中設(shè)置臨時(shí)或者長(zhǎng)期水平系桿保證整體穩(wěn)定，豎向撓度要滿足施工階段要求。

d）裙房與塔樓連接關(guān)鍵部位設(shè)置為鋼骨梁，提高抗震承載能力。裙房中斜柱設(shè)計(jì)也考慮設(shè)置鋼骨提高延性，斜柱連接框架梁內(nèi)設(shè)置鋼骨抵抗斜柱水平分向拉力。

e）鋼管混凝土柱與鋼框架梁剛接時(shí)，柱內(nèi)部設(shè)置與梁上下翼緣位置對(duì)應(yīng)的加勁肋，為了保證框架梁端剪力能夠可靠傳遞給鋼管內(nèi)混凝土，在鋼管壁的內(nèi)側(cè)設(shè)置抗剪連接件。同時(shí)在柱內(nèi)預(yù)留孔保證混凝土順利澆注。

f）鋼管混凝土柱與混凝土框架梁的連接構(gòu)造應(yīng)同時(shí)滿足管外剪力傳遞及彎矩的傳遞要求，為加強(qiáng)底部加強(qiáng)區(qū)連接構(gòu)造可靠性在混凝土框架梁內(nèi)設(shè)置鋼骨形成鋼骨梁。

g）在地下室鋼管混凝土設(shè)計(jì)時(shí)，考慮施工連接方便把 Ф1200X35 鋼管混凝土外包200mm 混凝土形成 Ф1600 的鋼骨混凝土。

第 6 章 結(jié)論

綜上所述，本工程雖然屬于超限高層建筑，但是結(jié)構(gòu)布置規(guī)則，并在設(shè)計(jì)中采用概念設(shè)計(jì)方法，根據(jù)抗震原則及建筑特點(diǎn)，首先對(duì)整體結(jié)構(gòu)體系及布置進(jìn)行仔細(xì)的考慮并作優(yōu)化，使之具有良好的結(jié)構(gòu)性能。在抗震設(shè)計(jì)中，除保證結(jié)構(gòu)在小震下完全處于彈性階段外，還補(bǔ)充了主要構(gòu)件在中震、大震下表現(xiàn)的性能要求，再采取多種計(jì)算程序進(jìn)行了彈性、彈塑性的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，多項(xiàng)指標(biāo)均表現(xiàn)得較為良好,基本滿足規(guī)范的有關(guān)要求，使不規(guī)則程度得到基本有效控制。同時(shí)又通過概念設(shè)計(jì)及各階段的計(jì)算程序分析結(jié)果，對(duì)關(guān)鍵和重要構(gòu)件作了適當(dāng)加強(qiáng)，在構(gòu)造措施方面亦相應(yīng)作了處理。因此可以認(rèn)為，本工程除能夠滿足豎向荷載和風(fēng)荷載作用下的有關(guān)指標(biāo)外，亦滿足小震不壞，中震下主要構(gòu)件不屈服、震后可以修復(fù)，大震不倒塌的抗震設(shè)防目標(biāo)，結(jié)構(gòu)可行并且是安全的。