1、山东东平大安建工有限公司1浅析高层建筑结构设计文章结合工程实例，介绍了高层建筑结构特征与基础设计，并从高层建筑的抗震结构选型、构造措施、节点处理及结构计算等方面来阐述主体结构分析设计方案，对结构设计人员有一定的指导意义。1 工程概况某大厦占地面积 12365m ，由一栋 40 层的超高层主楼和一栋32 层的高层副楼以及 5 层的裙房和 2 层地下室组成，总建筑面积 109545 m 。主楼 40 层，高度 164.3m，720 层为办公室，2236 层为五星级宾馆，6 层和 2l 层为避难层，3740层用于餐饮、娱乐和观光。主楼从 36 层开始，层层内收，楼顶正中竖立一根天线塔，塔顶标高 20
2、1.00m。副楼 32 层，上部均为住宅，结构高度 99.950m。2 基础设计核心筒部位采用 1000 的桩，桩长 50m，持力层为(12)层粉质粘土，以 3d(d 为桩直径)间距满布。外围框架柱部位采用 1200 的桩，桩长 50m，持力层为(12)层粉质粘土，采用柱底布桩方式，用足桩的承载力，每个边柱下布置 4 根桩，角柱荷载较小，布置 3 根桩。副楼部位采用 800 的桩，桩长40m，持力层为(11)层粉砂，也采用桩筏基础，尽量把桩布置山东东平大安建工有限公司2在剪力墙底部。裙房部分荷载较小，采用桩土共同作用的方式，每个框架柱底布置一根桩，其余荷载由底板承受。经计算，主楼核心筒中心点的
3、沉降为 32.6mm，主楼外围处的沉降为 12.4mm，沉降差能满足要求。3 主体结构分析设计3.1 结构选型本工程按照建筑抗震设计规范 ，抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g，设计地震分组为第三组，按照建筑抗震设防分类标准 ，抗震设防类别为标准设防类，本工程地震作用和抗震措施都按 6 度的要求。在裙房位置设置防震缝，将主楼和副楼分开，分成两个独立的抗震体系，避免形成多塔结构，防震缝同时兼做伸缩缝。同时保证地下一层的侧向刚度大于地上一层侧向刚度的两倍，把结构的嵌固端设在地下室顶板处。标准层平面见图 1。图 1 标准层平面图主楼高度 164.3m，采用型钢混凝土框架一核心筒
4、结构，结构高宽比为 4.o3，核心筒高宽比为 9.6，由于结构侧向刚度较大，未设置加强层。核心筒墙体底部厚度为 600mm，逐渐减薄到 300mm。为避免刚度突变，柱子尺寸逐渐减小，底部边柱为12001200，角柱为 1o001000，到顶部边柱和角柱均为800800。型钢混凝土柱的外围主梁以及与核心筒连接的主梁均采用 h 型钢混凝土梁，梁端均采用刚接，梁的型钢含钢山东东平大安建工有限公司3率不小于 4.0%，纵筋配筋率不小于 0.2%。在型钢混凝土主梁与核心筒连接处的墙体中设置型钢，便于梁中型钢与墙的连接，同时又能较好地保证连接的刚性，并提高核心筒的延性。按高层建筑钢混凝土混合结构设计规程(
5、cecs230：2008)的规定，框架的抗震等级为二级，核心筒的抗震等级为一级。副楼采用剪力墙结构，地下室和裙房部位剪力墙厚度为 300mm，到上部住宅部位减为 250mm，到顶部内墙再减为 200mm。3.2 结构计算核心筒的抗震等级为一级，轴压比限值为 0.5，经试算在竖向荷载作用下，核心筒底部墙体厚度为 600mm，结构的侧向刚度已满足规范要求，因此未设置加强层。这样结构体系合理，侧向刚度均匀无突变，抗震性能好。主楼从 36 层开始内收，在 36、39 和 4o 层处梁上托柱转换，造成竖向不规则。对这些楼层，在地震作用标准值作用下的地震剪力乘以 l.25 的增大系数。经计算，结构的前 6
6、 阶基本周期(s)分别为 36258(x 向)、35364(y 向)、18057(扭转)，08628(x 向)、08429(y向)、06473(扭转)。主要的计算结果见表 2。表 2 主楼主要计算结果3.3 构造措施山东东平大安建工有限公司4型钢混凝土边柱底部为 12001200(内置十字形型钢8002003838，型钢含钢率为 5.8%)，到顶部减为800800，柱子外侧平齐，为保证柱中型钢腹板上下对齐，底部柱子中的型钢采用单轴对称布置；角柱底部为10001000(内置十字形型钢 6502001830，型钢含钢率为 4.5%)，到顶部变为 800800，为保证柱中型钢腹板上下对齐，底部柱子中
7、的型钢采用双轴均不对称布置。型钢不对称布置的方式在实际工程中应用较多，受力性能还有待实践检验和研究，本工程地震烈度不高，柱子的剪力和弯矩均很小，主要承受竖向荷载。办公层主梁均为 400600，内置 h 型钢 400200188，型钢含钢率为 4.1%，梁纵筋为上下各 2 25配筋率为0.41%。宾馆层柱子和核心筒连接的主梁为 450650，内置 h型钢 450200228，型钢含钢率为 4.1%，梁纵筋为上下各 2 25，配筋率为 0.33%；外围主梁为 400450，内置 h 型钢 250200148，型钢含钢率为 4.1%，梁纵筋为上下各 2 25，配筋率为 0.54%。型钢混凝土柱和梁中
8、的型钢含钢率均控制在不小于 4%。裙房部分的柱和梁采用钢筋混凝土结构，在型钢混凝土梁向钢筋混凝土梁转换时，型钢延伸到钢筋混凝土梁中，延伸长度为跨度的 1/4，混凝土梁纵筋一部分锚入节点，另一部分与该型钢搭接，不伸入节点中。山东东平大安建工有限公司53.4 节点处理对于型钢混凝土结构，节点构造复杂，节点处即有梁柱型钢穿过，又有较多的纵筋和箍筋，施工难度大。本工程中，型钢混凝土柱和型钢混凝土梁中型钢的翼缘宽度均取为 200mm，柱纵筋上下贯通，不穿梁型钢，梁纵筋在柱型钢腹板上穿孔，但不穿柱型钢的翼缘，梁纵筋间距不小于 3d(d 为纵筋直径)。主楼裙房以上部分，框架柱和框架梁均为型钢混凝土，梁柱纵筋
9、一般按构造要求配置，梁柱节点处钢筋不是很多，梁纵筋避开柱中型钢的翼缘，在腹板上打孔穿过，由于钢筋不多，腹板不需补强。在中部楼层部位，由于型钢混凝土柱和混凝土核心筒竖向不均匀压缩，与柱和核心筒连接的框架梁在与剪力墙连接处负弯矩较大，梁上部纵筋较多，中间钢筋采用套简与核心筒内的型钢翼缘连接，其余钢筋直接锚入墙体中。裙房部分的框架柱和框架梁采用钢筋混凝土结构，因此有些节点处既连接有型钢混凝土梁，又有钢筋混凝土梁，钢筋较多，钢筋混凝土梁采用较大的梁宽，以方便钢筋放置，保证梁纵筋间距为 3d(d 为纵筋直径)。地下 2 层为甲类 6 级人防地下室，顶板需抵抗核 6 级和常 6级荷载，而地下 1 层有些地方为设备用房，荷载较大且某些地方因净高要求，楼板降低 500mm，为保证地下 2 层的净高，山东东平大安建工有限公司6采用较大的梁宽，最大的梁宽为 800mm，每层放置 10 25。参考文献ljgj942008建筑桩基技术规范s2cecs230:2008高层建筑钢混凝土混合结构设计规程s3jgj3-2010高层建筑混凝土结构技术规程s注：文章内所有公式及图表请用 pdf 形式查看。
