北京保利望京國際廣場t2單體結構設計

1、北京保利望京國際廣場t2單體結構設計徐佶霆 趙曉 陳雷（深圳市筑博建筑工程設計有限公司北京分公司，北京100013）【摘要】北京保利望京國際廣場t2單體建筑高度78.90m，采用框架-剪力墻結構體系。建筑特點：首層，二層外框架柱為鋼筋混凝土斜柱，建筑兩側分別設置10層和7層通高共享式中庭，單片幕墻懸掛高度最大33m。四八層在中庭部分設有懸挑式螺旋鋼樓梯。本文介紹了t2單體結構設計的若干問題，包括結構選型、基礎設計、斜柱設計等問題的分析與處理。【關鍵詞】框架-剪力墻結構；混凝土斜柱設計；彈性板；經(jīng)濟性分析the structure design of beijing wangjing poly

2、international plaza t2xu jiting， zhao xiao ，chen lei（zhubo architectural & engineering design co., ltd.(beijing)，beijing 100013，china）abstract：beijing wangjing poly international plaza t2 is 78.90 meters high, and the structural system is frame-shear wall structure. construction features: the fi

3、rst and second floor of the outer frame columns are reinforced inclined column. both sides of the building are respectively provided with 10 layers and 7 layers through high sharing atrium, the glass screen wall hanging height maximum 33m. fourth to eighth floor provided with a cantilevered spiral s

4、teel stairs. this paper introduces the t2 structural design, including the structure type selection, foundation design, inclined column design and some other problems analysis and processing. keywords：frame-shear wall structure; reinforced concrete inclined column; elastic-slab; economic analysis0 工

5、程概況北京保利望京國際廣場項目位于北京市五元橋附近，由三棟高層建筑組成（t1，t2，t3）。其中t2辦公樓水平長度約為65m，寬度約為39m，平面呈橢圓形。主樓地上17層，地下3層（地下2、3層為六級人防），地上建筑面積3.11萬平米，建筑高度78.90m。圖1（效果圖）本工程結構設計基準期50年，結構的安全等級為一級，設計耐久年限50年，結構重要性系數(shù)1.00。工程抗震烈度為8度，設計基本地震加速度為0.20g，風荷載取50年一遇0.45kn/m2，地面粗糙度b類； 場地類型為iii類?；A采用平板式筏基，主樓采用cfg樁復合地基，地下車庫部分采用天然地基。1 結構體系及結構空間分析1.1結

6、構體系的確定t2建筑長度約為65m，寬度約為39m，高78.90m。樓電梯集中布置在建筑中心區(qū)域，可設置成核心剪力墻筒體，但由于建筑專業(yè)對兩側通高共享式中庭的效果要求，結構二層十五層外框架梁不能閉合，這樣在確定結構體系上不宜定義為框架-核心筒結構，從框架與剪力墻承擔地震傾覆力矩百分比結果分看，各層框架承擔彎矩基本在20%40%之間，更接近框架-剪力墻體系，且建筑高度不足規(guī)范對框架-剪力墻a級建筑高度最大限值的80%；考慮到實際工程剪力墻確有一定筒體作用，綜合框架-剪力墻與框架-核心筒結構的異同，最終確定結構體系為框架-剪力墻結構，各結構構件構造措施取兩者較嚴者執(zhí)行。同時，加大兩側中庭位置框架柱

7、尺寸，并按角柱處理。（標準層平面見圖2、圖3）1.2結構空間分析 t2主體結構堪固于地下二層頂板，建筑首層及頂層層高8.4m，其余樓層層高4.2m，主要結構構件尺寸如表1：. 作者簡介：徐佶霆，學士，工程師，email：xujiting圖2（建筑標準層）圖3（結構標準層）表1框架柱剪力墻主要框架梁位置柱截面位置墻厚位置梁截面-13層1200-13層500-1層500x800500x2000410層12001050410層400300首層600x13001116層105090011頂層3503002層500x800500x100頂層9003層以上500x700500x1000建筑兩側分別設置10

8、層和7層通高共享式中庭，單片幕墻懸掛高度最大33m。上掛式幕墻使結構樓層荷載等效質(zhì)點位置提高，且四八層在中庭部分設有懸挑式螺旋鋼樓梯，由于懸挑尺寸較大，在考慮地震作用及舒適性的要求下，樓梯結構構件相對較大，自重明顯增加，對結構抗震不利，框架梁及框架柱用鋼量增加。結構計算采用pkpm的satwe程序（三維模型見圖4），增加3個斜交抗側力構件角度，15度，30度，45度。整體分析結果顯示，首層為薄弱層，結構豎向不規(guī)則，按照高規(guī)4.3.12條處理；考慮偶然偏心作用時x方向最大層間位移比為1.34，y方向為1.09，結構平面不規(guī)則，計算考慮雙向地震作用影響。由于主體結構堪固于地下二層頂板，地下一層為地

9、下車庫，框架柱數(shù)量相對地上主體結構有明顯變化，按照高規(guī)8.1.4條，對0.2q0采取分段調(diào)整，即地下一層與地上結構分別調(diào)整；規(guī)定水平力框架柱地震傾覆力矩百分比<50%；最大層間位移角：主樓x向1/801，y向1/851；計算周期見表2；最大樓層剪力曲線見圖5；最大樓層位移曲線見圖6；最大層間位移角曲線見圖7；圖4（三維模型）表2主樓振型號周期（s）平動系數(shù)扭轉系數(shù)12.08961.00( 0.00+1.00 )0.0022.02420.99( 0.99+0.00 )0.0131.79590.02( 0.01+0.00 )0.98圖5圖6圖72 主樓結構設計2.1基礎設計t2主樓采用平板式

10、筏基，筏板厚1400mm，核心剪力墻部位板厚1800mm，外框架柱為滿足柱沖切要求，設置3400x3400x400上翻柱墩?；炷翉姸鹊燃墳閏40，鋼筋采用hrb400。主樓基礎采用cfg樁地基處理，地下車庫部分基礎采用天然地基，地基直接持力層土質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土，地基承載力標準值200kpa。cfg樁長約22m，井筒部位處理后承載力特征值>500kpa；外框架部分處理后承載力特征值>360kpa；最大沉降量控制在60mm內(nèi)。筏板基礎采用pkpm基礎筏板有限元計算。2.2鋼筋混凝土斜柱設計主樓建筑立面造型12層內(nèi)收，外框架柱形成斜柱，傾斜角度3.5度，向內(nèi)偏移0.75m，斜柱長度12

11、.6m。2.2.1斜柱受力特點由結構桿系分析，在豎向荷載作用下，斜柱頂部柱軸力分解為斜桿軸力和梁拉力，斜柱范圍內(nèi)柱軸力以斜桿方式傳遞，相交部位梁不受力；斜柱底部柱軸力分解為斜桿軸力和梁壓力。內(nèi)收框架斜柱使得本層框架抗側剛度降低，本質(zhì)上弱化了框架抗側作用，進一步強化了筒體的抗側作用，地震作用下斜柱吸收地震作用相對較小。2.2.2結構計算及配筋設計1）結構計算采用satwe計算，斜柱按斜撐輸入，由于傾斜角度小于15度，程序自動按柱單元計算。為了計算出斜柱在柱端產(chǎn)生的水平力數(shù)值，將首層及二層樓板設置成彈性板后對結構做補充計算，由于彈性板考慮了結構板的實際剛度，程序可以相對準確的計算柱端的水平力，再根

12、據(jù)內(nèi)力結果對相交處框架梁按偏心受拉（上部）、偏心受壓（下部）進行人工復核。計算結構顯示，斜柱上端連接梁最大拉力設計值465kn；斜柱下端連接梁最大壓力設計值100kn。采用普通鋼筋混凝土梁可滿足受力要求。2）考慮斜柱中間樓層在施工時存在施工誤差，與斜柱相交處梁按偏心受拉控制配筋。3）斜柱頂端樓層框架梁受拉，最大裂縫寬度按0.2mm控制。結構設計時，人為假定拉力全部由梁縱筋承擔，沒有考慮梁頂有效寬度范圍樓板鋼筋的有利作用，樓板鋼筋作為結構安全儲備。4）受拉層樓板在受拉范圍內(nèi)采用加強配筋處理。5）因本工程柱傾斜角度較小，經(jīng)復核計算采用普通混凝土結構可以滿足設計要求。若傾斜角度較大或樓層較高則需采用

13、型鋼混凝土梁、柱或采用斜撐轉換等其它措施以保證安全。2.2.3標準層框架梁高度取值與經(jīng)濟性分析目前無論是甲方還是建筑最終的使用者，都非常關注樓層的實際使用凈高尺寸，在投資及設計合理的情況下樓層凈高最大化基本上是每一個甲方所追求的。本工程標準層框架梁跨度約12m，實際設計梁高700mm，通高中庭兩側為1000mm，跨高比約為1/17，比建筑方案要求層凈高高出10cm。梁高的減小會導致用鋼量有所增加，為此結構專業(yè)進行了工程用鋼量比較，經(jīng)過比較，梁高增加100mm，全樓用鋼量大概減少1.2kg/m2，地上建筑面積約3萬平米，可節(jié)約鋼材36噸，按照目前鋼材市場價格4800元/噸，可減少造價17.3萬元。對于一個5a級高檔寫字樓來說，樓層凈高度增加10cm所帶來的經(jīng)濟效益要遠遠高于這不到20萬元造價的增加，凈高的增加提高了建筑品質(zhì)，使建筑銷售上更具吸引力和競爭力，建筑實際使用者獲得更大的使用空間。3 結語本項目根據(jù)建筑的具體情況選擇合理的結構體系，采取合理的抗震構造措施，對結構的關鍵問題進行細致的分析，以保證高層建筑的安全和經(jīng)濟合理；通過對結構構件的受力機理進行分析及合理計算，解決了斜柱帶來的一系