第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 中山国际灯饰商城独立裙楼结构设计 冯钢，陈建华，张晓燕，龚文伟，卢华炯，赵淑群，何俊豪 （深圳市建筑设计研究总院有限公司，深圳518000） 摘要：城市综合体是目前我国城市建设中大量出现的建筑形体，具有体量大、功能复杂、开洞多、悬挑多等特点.
选择安全、经济和有效的结构方案是结构设计的重要任务.
本文通过中山灯饰商城独立裙楼项目，介绍并闸述了综合体商业 建筑的设计思路和设计方法.
关键词：连廊，长悬胃梁，大跨度梁 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，如图1所示.
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.
根据使用要求，裙楼为大型灯饰销售和展示中心，为营造良好的购物环境和多功能需求，建筑师采用 了许多独特的创意和手法，给结构设计提出了挑战，归纳起来有如下几个方面.
（1)柱网大，梁高小.
裙楼柱网尺寸主要为11.2mx11.2m，但为获得较高的使用空间建筑希望梁截面高 度不大于800mm，而楼面使用荷载甲方却提出了大于3.5kN/m²的要求.
(2)长悬臂和大跨空间多.室内中庭和室外造型导致了大量的长悬臂构件的出现，其悬挑尺度普遍达5～ 10m.
同时建筑为追求无柱空间在裙楼内设置了许多跨度为16~32m的大跨空间.
（3）通高空间和大跨连廊多.
裙楼内通高空间从首层至12层屋顶，平面长度约为122m，如图2所示.
为解决平面交通流线，将各区域联系起来，建筑专业设置了多条大跨连廊，跨度由23-32m不等.
]区 I区 I区 图1裙楼效果图 图2裙楼平面布置图 作者美介：冯钢（1960），男，硕士，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 2基础设计 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 选用钢筋混凝土灌注桩，桩基持力层为中风化砂质泥岩，桩长30~44m.
桩身混凝土强度等级C35.
独立承 台厚度为1000mm~3000mm不等，地下室底板厚800mm.
3结构方案选择 独立裙楼平面总尺寸为198m×133m，详见图2.
每层平面功能及开洞位置基本接近，但外轮廊有差 异.
由图可知裙楼平面的特点为开洞面积大，连廊多.
如何选择合适的结构方案是裙楼结构设计首先要解 决的问题.
经分析研究，裙楼结构方案的选择可按如下两种思路进行.
（1）化整为零 由图2可知，可将1、ⅡI、Ⅲ区分成三个独立的结构单元，单元之间设置抗震缝，连廊一端与结构单 元可动铰接.
好处是简单明确，不必考虑洞口周边楼板的应力集中现象，不必考被洞口划分开的各部分之 间的连接薄弱，不必考楼板的面内变形等问题.
不好之处是连廊支座连接较复杂.
拆分后的结构单元长宽 比较大.
由于地震波的相位差容易产生不规则振动，造成较大震害.
同时太多的室内抗震缝给精装修和使 用均带来诸多麻.
（2）整体考虑 如果将裙楼视作一个完整的结构单元进行设计，则可消除和解决“化整为零”的不利因素.
但需解决 计算分析方法，薄弱部位的处理措施，连廊两端与主体结构如何连接等问题.
连廊与主体结构的连接方式 可归纳为两种.
其一，弱连接.
要求连廊两端分别为铰接和滑动连接，这就要求对支座进行特殊处理，会 造成费用高，施工麻烦，最重要的是裙楼的整体性无法保证，已相当于“化整为零”，形成三个独立的结 构单元.
其二，强连接.
所谓强连接是指连接体与主体结构采用两端较接、两端刚接的方式进行连接.
考 虑到裙楼连廊每层均设置，如将连廊连接体刚度加强，通过连接体把主体结构连接成一个整体共同受力， 共同变形，则整体考虑的方案也是可行的.
计优势较多.
计算分析表明，对裙楼作为一个独立的结构单元来进行设计是可行的.
4结构计算 根据规定的结构整体计算方案，确定独立裙楼的结构体系为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，采用二个 不同力学模型的分析程序对裙楼进行了分析计算，以检验结构是否符合规范的有关要求.
4.1弹性计算分析 （1）振型分解法 裙楼考虑扭转影响.
采用扭转偶联振型分解法，对结构进行多遇地震作用下的弹性分析，以验证结构 各部位是否符合规定的抗震设计要求.
程序选用SATVE和ETABS，对比计算结果见表1.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表1裙楼主要计算结果 计算软件 SATWE ETABS 楼层自由度 刚性楼盖 刚性楼盖 周期折减系数 0.9 0.9 总重量（万吨） 36.73（扣除地下室） 36.10（扣除地下室） 标准层平均质量（T/m²） 1.30T/m² 1.317/m² T1: 1.78 1.80 结构自报周期 T2: 1.70 1.72 T3: 1.47 1.52 第一扭转周期与第一平动周期之比 0.83 0.84 73470(Q/Ge2.00%) x向 规范要求1.60%； 69780 底层地震力（kN） 满足规范要求 82876(Q/Ge2.26%) Y向 规范要求1.60%： 77040 剪重比满足规范要求 地震顿覆力矩（kN-m） X向 2.852E6 2.846E6 Y向 3.175E6 3.112E6 扭转位移比（地震 X-5% 1.33 考虑偶然偏心） Y-5% 1.23 两种不用程序的弹性计算结果表明：其主要控制参数接近，符合规范要求.
（2）弹性时程分析 根据《建筑抗震设计规范》的有关规定，选取两条天然波和一条人工波对结构进行多遇地震下的弹性 时程分析，计算结果表明，每条时程曲线计算所得结构基底剪力均大于振型分解反应谱法的65%，三条时 程曲线计算所得结构基底剪力的平均值大于振型分解反应谱法的80%.
地震波的选择满足规范要求.
时程 分析三条波的基底剪力平均值小于规范反应谱剪力，说明采用规范反应谱的计算结果是偏于安全的“.
4.2中震作用分析 依据设定的抗震性能目标，对裙楼进行了设防烈度下的计算分析，取地震影响系数am=0.23不考虑风 载作用.
计算结果表明，裙楼框架柱及斜柱在中震弹性计算中，抗弯抗剪配筋均未出现超限情况，满足中震弹 性的抗震性能目标；剪力墙底部加强区经验算也满足中震作用下抗剪弹性的性能目标，上部剪力墙、框架连梁、 大度跨梁、长悬臂梁均未出现屈服，满足中震不屈服的抗震性能目标.
4.3大震作用分析 在罕遇地震作用下的弹塑性静力分析采用PUSH&EPDA进行，以评估裙楼主体结构在早遇地震作用下的抗 震性能，计算结果表明，在罕遇地震作用下，X向的弹塑性最大层间位移角为1/292，Y向的弹塑性最大层间位 移角为1/304，均满足《建筑抗震设计规范》要求的1/100限值，建筑物可实现“大震不倒”的抗震设防目标.
5关键构件设计
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 5.1连廊设计 裙楼连廊具有跨度大，负荷重的特点，采用刚性连接方案可供选择的结构材料类型主要为：（1）箱型 连廊采用箱型或工字型钢梁混凝土板自重轻，施工速度快，但对主体结构的约束和协调能力较弱.
且支 座处理复杂，费用较高：连廊采用型钢混凝土梁混凝土板，对主体结构的约束和协调能力增强，但施工 难度和施工造价仍会增高.
连廊采用预应力钢筋混凝土方案，则兼有上述两种方案的优势.
5.2长悬臂及大跨度梁设计 裙楼外立面的伸出缩进通过改变悬挑梁的长度来实现，最大悬挑达到10m.
综合考虑使用功能和经济 要求，对悬挑梁按三种方案进行设计.
（1）对悬挑长度小于5m的梁采用普通钢筋混凝土梁.
（2）对悬 挑长度大于5m的梁采用预应力钢筋混凝土梁.
（3）对悬挑长度大于5m且同时支撑自动扶梯的梁，采用 型钢混凝土梁.
大跨梁的跨度由16m~32米不等，为控制裂缝减小梁截面尺寸，设计中均采用有粘结后张预应力混凝 土梁.
5.3楼板应力分析 因裙楼各层平面均开有大洞和大跨度连廊，采用ETABS程序分别对楼板在多遇地震、偶遇地震、罕 遇地震作用下的面内应力进行了计算分析.
计算结果表明在多遇地震作用下，楼板面内应力除连廊两端最 大为0.5MPa外其余均小于0.25MPa，满足规范要求，楼板处于弹性状态.
在偶遇地震作用下，楼板面内 应力均小于1MPa，配置Φ10@100x100钢筋网可使楼板保持弹性状态.
在罕遇地震作用下，楼板面内应力 均小于1.8MPa，配置Φ12@100x100可使楼板保持基本完整，确保结构整体性.
6结束语 本工程具有平面开洞多，长悬臂多，大跨度梁多以及多项指标超限等特点，但只要在设计中坚持对关 键问题进行认真分析对比计算，坚持抗震的概念设计，合理的选择结构体系和结构材料，对关键构件和薄 弱部位采取有效的加强措施，可以满足规范对结构的各项指标要求.
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
