第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 中山国际灯饰商城塔楼结构设计 冯钢，张晓燕，陈建华，龚文伟，曾锦轩，何俊豪，陈忠茜 （深圳市建筑设计研究总院有限公司，深圳518000） 摘要：中山灯饰商城塔楼高度184米，结构体系采用钢筋混凝土框架-核心筒.
结构属超B级高度的高层建筑，且存 在多项超限项.
本文针对塔楼结构特点，就本工程的风荷载取值，超限处理措施，抗侧力构件类型选取，以及结构方案的优 化比较，进行了计算、分析和讨论.
关键词：框架-核心筒，核心筒高宽比，型钢混凝土柱 1工程概况 中山灯饰商城项目位于广东省中山市古镇.
该项目由一座塔楼和独立裙楼共同构成，塔楼与裙楼间设 抗震缝脱开.
塔楼高184米，42层，建筑面积为6.8万平方米.
裙楼高66米，12层，建筑面积为32万 平方米.
地下室为二层，嵌固端设置在负一层底板.
塔楼结构高宽比为5.3，核心筒高宽比为14.3.参见 图1、图2.
图1建筑效果图 结构设计使用年限为50年，建筑安全等级二级，结构设计基准期50年.
抗震设防类别丙类，抗震设 防烈度7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.10g，场地类别为Ⅲ类.
50年一遇基本风 压为0.65kN/m²，地面粗糙度类别为B类.
2基础设计 作者箕介：冯钢（1960-），男，硕土，高级工程师
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 根据地质勘察报告及周边区域工程经验.
基础选用桩独立承台形式.
由于场地地质特征复杂.
桩形 选用钢筋混凝土钻冲孔灌注桩，桩基持力层为中风化粉砂质泥岩，桩长约为30-44m.
桩身混凝土强度等 级C35.塔楼外框柱下承台厚度为3500mm，核心筒下基础底板厚度为3500mm，塔楼范围内承台与筏形承台 间地下室底板厚度为1500mm.
图2建筑剖面图 图3结构平面布置 3上部结构设计 3.1塔楼结构平面布置 塔楼标准层平面根据建筑意图其外轮廓和核心筒均采用菱形平面布置，材料采用钢筋混凝土梁板，标 准层平面梁板布置如图3.
3.2塔楼抗侧力结构布置 塔楼抗侧力体系采用框架-核心筒结构，外框柱从基础至31层采用型钢筋混凝土柱，截面尺寸为 1500x1500mm~1200x1200mm.
32层以上柱采用钢筋混凝土柱.
核心筒为钢筋混凝土结构，筒体外圈墙厚 由基础顶至12层为750~650mm厚，以上为550~450mm厚，核心筒内部墙体厚度为400~300mm.底部加 强区核心筒四周角部边缘构件内增设钢筋芯柱.
3.3结构计算分析 本工程采用的计算软件分别为中国建筑科学研究院编制的SATWE和美国CSI公司编制的ETABS软 件，计算的主要结果叫：第一平动周期为5.27s：第一扭转周期为2.62s.风荷载作用下X Y向最大层间位 移角分别为1/2003，1/814.地震作用下X Y向最大层间位移角分别为1/1502，1/997：位移比分别为1.12 1.25； 底层剪力分别为24475kN，22578kN. 4结构设计中需解决的问题 4.1结构超限及对策 根据住建部关于《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的有关规定，塔楼高度184m已超 过A、B级钢筋混凝土框架-核心简结构在7度区分别不大于130米和180米高度的最大适用高度范围（框 架-核心筒B级≤180m），同时塔楼还存在如下不规则项，详见表1.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表1结构超限类型 序号 超限类型 判别原则 1 高度超高 钢筋混凝土框架-核心筒7度≤130m 2 扭转不规则 考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2 竖向尺寸突变 竖向构件在裙楼顶缩进大于25% 4 其他不规则 局部存在穿层柱 针对上述超限情况，在结构设计中采取了如下抗震加强措施： （1）采用两个不同力学模型的空间分析程序进行对比计算.
（2）提高塔楼框架、核心筒的抗震等级为特一级.
（3）对核心筒剪力墙，核心筒连梁.
外框架及穿层柱提出抗震性能目标，特别是对底部加强部位筒 体和穿层柱要求中震弹性和大震不屈服设计.
（4）采用比规范更严格的配筋构造和加强措施，以增加结构在罕见地震下的抗震能力.
底部加强区 核心筒四周角部约束边缘构件内增设芯柱，外框柱底、中区采用型钢混凝土柱.
（5）对少量剪力过大连梁采取设置型钢措施.
4.2风荷载取值 中山市的基本风压值在荷载规范中的全国基本风压图中没有明确给出.
如何准确、合理的确定本项目 50年一遇基本风压值有取0.65kN/m²的工程案例，也有取值0.7kN/m²的工程案例.
相应的100年一遇基本 风压值可取为0.715kN/m²和0.77kN/m².经大量走访和现场调查统计，本工程采用了0.65kN/m²的基本风压 值.
项目完成后广东省于2013年4月发布了在2013年8月正式实施的《高层建筑混凝土结构技术规程》， 明确了中山市的50年一遇基本风压值为0.65kN/m2，与本工程实际采用的相同.
塔楼根据建筑造型需要为菱形平面布置，规范无现存的风载体型系数值，考虑到塔楼为超B级高度的 超高层建筑，为安全计，本工程进行了风洞实验.
该试验由广东省建筑科学研究院风洞试验室承担，并提 供了《中山国际灯饰商城项目风振计算报告》、《中山国际灯饰商城项目风洞动态测压试验报告》《中山 国际灯饰商城项目风洞动态测压试验数据图表》.
报告给出了基于10年一遇风荷载取值和风洞试验数据 计算的结构顶部峰值加速度.
其风载体形系数取1.4可保证结构在风载作用下的安全性.
4.3外框柱设计 根据建筑专业及甲方要求，希望外框柱的截面尺寸以小尺寸为好，可提高空间使用率.
尤其是塔楼标 准层的实际使用率.
由于塔楼高度较高，导致重力荷载增加，其竖向构件的截面尺寸也就相应增加，经计 算采用钢筋混凝土柱，可以满足结构要求.
但其柱截面尺寸在低区需达到2m以上的规格才能满足轴压比 要求.
面采用型钢混凝土柱（SRC）或者钢管混凝土柱（CFT），则可大幅度降低构件截面尺寸.
综合分析 型钢混凝土柱与钢管混凝土柱的优劣，结合本工程的特点，为减少今后的防火防腐维护费用.
最后确定外 框柱采用型钢混凝土柱.
4.4核心筒设计 对框架-核心筒结构而言，核心筒是主要的抗侧力构件，核心筒的高宽比大小至关重要，按照《高规》 的建议.
当核心筒高宽比值小于12时，一般来讲，筒体结构的层间位移就能满足规定要求.
建筑提供的 塔楼平面核心筒尺寸X、Y向分别为27.5m和10.6m，对应的高宽比值为6.7和17.4.
Y向抗侧力刚度弱于 X向抗侧刚度.
核心筒Y方向高宽比远超规范给出的高宽比指南.
试算结果表明Y向层间位移角不满足规 范要求，如不加大核心筒Y向尺寸减小高宽比则需在避难层设置加强层方可满足最大层间位移要求.
加强 层虽然能有效的解决层间位移间题，但也会带来如楼层抗震承载力突变、造价增加、施工麻烦等问题.
经 与甲方和建筑专业协商，确定将核心筒Y向宽度适当加大，使核心筒高宽比值达到14.3.
经计算Y向层间
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 位移在不设置加强层的条件下，其层间位移的计算值就能满足规范要求.
因此，对于超高层建筑《高规》 给出的核心筒高宽比值可以适当放宽，对于风荷载较小，地震烈度低的内陆城市其高宽比值完全可以放宽.
为调整和减小核心筒在X、Y向的刚度差异，在设计中有意识加强和增加了核心筒在Y向的内墙长度 和数量，削弱了X方向的墙体布置，缩小了两方向的抗侧刚度差值，使结构方案更加合理和安全.
4.5舒适度分析 超高层建筑顶部的舒适度是结构设计中应重视的间题.
根据《高层民用建筑钢结构技术规程》的有关 计算规定进行验算，在10年一遇的风荷载标准值作用下，结构顶点顺风向和横风向振动最大加速度计算 值满足限值要求.
风洞试验结果也表明，结构顶部X向最大加速度为0.075m/s²，Y向为0.123m/s²，最大 合成加速度为0.104m/s²满足规范要求.
5结语 合理选择结构类型和结构体系是高层建筑结构设计的重要任务，它关系到结构的经济指标、结构的抗 震抗风性能以及施工效率.
对结构存在的难点和超限问题，加强概念设计，进行多程序对比计算分析，采取有效合理的抗震加强 措施是可以保证结构的安全运行.
参考文献 [1]JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010 [2]GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010 [3]GB50010-2010.混凝土结构设计规范[S]北京：中国建筑工业出版社，2010 [4]深圳市建筑设计研究总院有限公司.中山国际灯饰商城高层建筑工程超限设计可行性论证报告[R].2011
