胡青松 葉成浩 潘東輝

(邁進(jìn)建筑工程設(shè)計(jì)有限公司,廣東深圳 518033)

新鴻基南京CBD項(xiàng)目混合結(jié)構(gòu)樓蓋體系的比較分析

胡青松 葉成浩 潘東輝

(邁進(jìn)建筑工程設(shè)計(jì)有限公司,廣東深圳 518033)

本文比較了新鴻基CBD項(xiàng)目的兩種混合結(jié)構(gòu)方案。該項(xiàng)目寫字樓高度約251.9m,采用框架-核心筒混合結(jié)構(gòu),部分外框架柱內(nèi)傾,高區(qū)核心筒角部缺失,樓蓋可采用鋼梁或型鋼梁,通過這兩種樓蓋方案的比較得到以下結(jié)論:型鋼梁在抗震、造價(jià)和后期維護(hù)方面占優(yōu),鋼梁在工期上有優(yōu)勢(shì)。目前超高層普遍采用混合結(jié)構(gòu)方案,很多分析工作都集中在這兩類樓蓋梁的比較上,本文的研究對(duì)混合結(jié)構(gòu)樓蓋的選擇有參考價(jià)值。

框架-核心筒結(jié)構(gòu);混合結(jié)構(gòu);型鋼混凝土梁;鋼梁;樓蓋

一、工程概況

南京新鴻基發(fā)展(中國)有限公司投資建設(shè)的新鴻基河西CBD項(xiàng)目工程位于南京河西CBD二期商務(wù)區(qū),該項(xiàng)目為集辦公、酒店及商業(yè)為一體的綜合商業(yè)廣場(chǎng)。項(xiàng)目占地面積約26300m2,由寫字樓、兩棟公寓式酒店、裙房及整體地下室組成,其中寫字樓主體高度約251.9m,裙房高度約30m,地下室3層,埋深19.3m,其中地下一層層高7.3m。本文主要研究寫字樓的結(jié)構(gòu)體系,對(duì)采用兩種不同材料的樓蓋和豎向結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的抗震指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較。

本工程設(shè)防烈度為7,場(chǎng)地為 III類場(chǎng)地,設(shè)計(jì)分組為第一組。強(qiáng)度計(jì)算的基本風(fēng)壓為0.45KN/m2,層間位移計(jì)算時(shí)采用0.40KN/m2,基本雪壓為0.75KN/m2,填充墻容重采用12kN/m2。

寫字樓高度為251.9m,超過高規(guī)的B級(jí)高度的適用范圍,高寬比為251.9/48=5.2,長寬比接近1.0,核心筒最大高寬比為251.9/26=9.7。豎向構(gòu)件有兩個(gè)特點(diǎn),一是有一半的柱子(東面和南面)半數(shù)柱在中高位置向內(nèi)傾斜,滿足建筑立面上逐漸內(nèi)收的要求,從剖面上看該傾斜斜度小于1:10,二是高層區(qū)域核心筒不完整,核心筒收掉東南和西北兩個(gè)角,減少核心筒占用的面積,以提高有效的辦公空間。

本結(jié)構(gòu)主要問題在于高度超限,框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系具有較好抗震性能,而且滿足建筑功能布局要求。由于主體結(jié)構(gòu)超過高規(guī)的規(guī)定的B級(jí)高度,特別是核心筒缺角不連續(xù),若采用鋼筋混凝土框架將很難通過抗震審查,為保證工程進(jìn)展順利必須采用混合結(jié)構(gòu),而且型鋼柱也可以有效減少底部框架柱的尺寸?；旌辖Y(jié)構(gòu)的樓蓋系統(tǒng)(核心筒外樓蓋)可采用鋼梁或型鋼混凝土梁。由此產(chǎn)生兩套結(jié)構(gòu)方案:一是鋼梁和型鋼混凝土柱組成的框架——核心筒結(jié)構(gòu)(以下簡稱鋼梁體系),二是型鋼混凝土梁和型鋼混凝土柱組成的框架——核心筒結(jié)構(gòu)(以下簡稱型鋼梁體系),下面將就這兩個(gè)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析。

鋼梁體系剛度偏小,需設(shè)置加強(qiáng)層才能滿足風(fēng)荷載作用下的層間位移角的要求,根據(jù)建筑功能在31層和45層設(shè)置加強(qiáng)層。

二、結(jié)構(gòu)方案比較

1、構(gòu)件尺寸

樓蓋系統(tǒng)分為核心筒筒內(nèi)和筒外兩個(gè)區(qū)域,筒體內(nèi)為鋼筋混凝土梁板,筒體外的樓蓋不管采用鋼梁還是型鋼梁方案,每開間(框架柱距約為9m)可布置一根次梁或兩根次梁,故形成間距為4.5m和3.0m的兩個(gè)子方案,四個(gè)方案的主要構(gòu)件尺寸列于表1中,3.0m的結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖1。為方便比較,兩種混合樓蓋采用不同次梁間距時(shí)框架梁截面保持不變,略增大豎向構(gòu)件尺寸以滿足層間位移角的要求。

圖1 結(jié)構(gòu)平面布置圖

表1附后

2、抗震分析比較

采用satwe及etabs分析以上四個(gè)方案,以上尺寸均能保證構(gòu)件截面不超筋,型鋼應(yīng)力比不超限。根據(jù)抗規(guī)對(duì)不規(guī)則性的規(guī)定,由于鋼梁方案設(shè)置了加強(qiáng)層,帶來構(gòu)件間斷和承載力突變兩項(xiàng)不規(guī)則,無疑加大了設(shè)計(jì)的難度。

3、材料用量及其他方面比較

根據(jù)上述方案對(duì)混凝土量、鋼材量和樁數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),列于表2。特別注意的是型鋼梁體系的鋼材用量約只有鋼梁的60%,但總重只比鋼梁多12%左右,型鋼梁體系剛度大,風(fēng)荷載作用下最大位移角是鋼梁的70%90%。

在施工方面鋼梁施工簡便,速度快,型鋼梁方案設(shè)計(jì)工作量大,圖紙多,施工技術(shù)要求高,施工麻煩,施工周期遠(yuǎn)超過鋼梁體系。

防火抗火方面型鋼梁有優(yōu)勢(shì),鋼材包在混凝土內(nèi)部,無需抗銹蝕抗火災(zāi)處理,省去長期維護(hù)的麻煩。

另外江蘇地區(qū)的超限審查往往傾向于鋼梁樓蓋體系,采用型鋼梁方案時(shí)抗震審批時(shí)可能受阻,需予以注意。

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注:采用鉆孔樁,樁徑1.2m,擴(kuò)底1.7m,長度約為47米,入中風(fēng)化巖層3.5米。

三、結(jié)論

鋼梁和型鋼混凝土柱組成的框架—核心筒結(jié)構(gòu)和鋼混凝土梁和型鋼混凝土柱組成的框架—核心筒結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)可歸納如表3。

因此從抗震、造價(jià)和后期維護(hù)費(fèi)用的角度型鋼梁體系較優(yōu),從工期的角度鋼梁方案較優(yōu),以上結(jié)論均已向甲方說明,建議甲方根據(jù)投資和工程進(jìn)度安排選擇合適的方案。

[1]JGJ3-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[2]GB50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

TU0

B

1008-7508(2012)09-0018-02

東莞理工學(xué)院教改項(xiàng)目——彈性力學(xué)課程可視化教學(xué)的創(chuàng)新研究,項(xiàng)目編號(hào):莞工教[2012]33號(hào)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人:潘東輝,主要參與人:馬崇武、童兵。東莞理工學(xué)院基金項(xiàng)目——配筋灌孔混凝土砌塊砌體剪力墻抗震承載力的理論模型,項(xiàng)目編號(hào):ZN100027。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人:潘東輝,主要參與人:于國友。

2012-06-07

胡青松(1971～),湖北人,邁進(jìn)建筑工程設(shè)計(jì)有限公司工程師,研究方向:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及超限咨詢;葉成浩(1974～),江西人,深圳市勵(lì)時(shí)建筑設(shè)計(jì)有限公司,研究方向:鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);潘東輝(1974～),廣東人,東莞理工學(xué)院博士,研究方向:建筑工程研究。