第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 西红门商业综合区3H酒店结构设计 刘林林，董全利，罗建国 （悉地(北京国际建筑设计原间有限公司，北京100012) 摘要西红门商业综合区3H酒店地下2层，地上7层，结构高度33.50m.
本工程的建筑立面造型和使用功能较为 复杂，存在局部竖向收进、超长悬携、平面凹凸不规则及首层大范围夹层等不利于结构布置的因素.
此外，因建 筑功能限制，剪力墙偏置严重、数量偏少且较为集中，结构扭转效应十分明显.
通过调整结构布置，取消斜柱并 调整首层夹层为吊挂式全钢结构，改善了结构体系的受力性能，也有效地避免了设计中可能存在的超限问题.
针 对部分楼层剪力墙墙柱剪压比超限的情况，采用内嵌钢板的剪力墙以增强其抗剪能力.PKPM和YJK两种软件的计 算结果表明，调整后的结构体系满足抗震设计要求.
关键词高层建筑，不规则，抗震性能，大悬挑，钢夹层 1工程概况 北京大兴西红门综合开发项目三期位于大兴新城北端，北临西红门南二街，南临西红门南环路，西至 西红门西区一号路，东至西红门西区二号路，包含写字楼、商业和酒店多种业态.
项目总建筑面积210 352 m，其中地下面积为72 554m，地上面积为137 798m.
总体布局有5座单体，如图1、2所示，其中3A、 3B、3C为集约型写字楼，平均地上18层，总高约80米：3U为定制化产品，地上11层，总高约45米： 3H为酒店，地上7层，总高约40米：此外还包括两座单层会所3L.
地下室2层，局部有夹层，为设备用 房和停车库，地下室底板顶标高约-11.5米.
3B 3C 3A 3H 图1建筑效果图 3H酒店位于整个地块的东南角，主体结构为局部采用型钢混凝土构件的钢筋混凝土框架-剪力墙结构， 其设计使用年限为50年，抗震设防类别为丙类，安全等级为二级，所在地区的抗震设防烈度为8度（0.20g）， 设计地震分组为第一组，场地类别为II类，多遇地震下，水平地震影响系数最大值amax=0.16，设计特征 周期为0.35s.
风荷载按50年重现期取值，风压值为0.45kN/n，地面粗糙度为C类.
基础采用天然地 基上的筏板基础.
作者摘介：刘林林（1982一），男，博土，工程师
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 3U 图2总平面图 2结构设计关键问题 2.1主要特点 本项目首层层高为7.45m，二层层高为4.20m，其上为标准层，层高均为3.60m.图3所示为底部三个 典型楼层的平面图，由图中可以发现如下几个特点： （a）首层项 （b）二层顶 （c）三层项（标准层） 图3典型楼层结构平面图 （1）平面尺寸较为狭长.
标准层平面尺寸约为75X20m，属于超长结构，需要考虑温度应力影响，且对 整体抗扭性能不利.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 （2）平面布置存在多种不利因素.
底部两层平面尤为明显，如平面左上方存在较为不利的尖角，平面 右下方存在较大悬挑，以首层顶处悬挑最大，其最大悬挑长度约为8n，需要考虑竖向地震影响.
（3）沿竖向存在收进情形.
平面沿左右方向的收进自首层项始至三层顶止，平面下方悬挑端自首层顶 起逐层向内收进直至屋面层.
（4）剪力墙数量较少且偏置严重.
由于建筑使用功能的制约，仅允许布置三个剪力墙小筒，且集中于 平面上偏中间、偏左范围内.
一方面，剪力墙偏于中间，难以提供较高的抗扭刚度，另一方面，地震剪力 较大的底部楼层范围内的剪力墙抗剪能力不足，对结构的安全性也产生了不利影响.
此外值得注意的是，首层5.55m标高处存在管线夹层，即此夹层层高仅有1.90m.
由于设备专业使用 及首层净高要求，夹层面积较大且层高较低.
采用传统的钢筋混凝土方案，会导致夹层的抗侧刚度与其相 邻楼层之间的差距较为悬殊，引起构件的受力突变，若在计算过程中将混凝土夹层作为一个标准层建模， 夹层上、下的竖向构件设计结果差异较大，这是不合常理的.
同时，其楼层抗剪承载力比也难以满足规范 要求吗，成为新的超限问题.
2.2超长悬挑 在处理悬挑端内收时，原方案采用了如图4所示的斜柱方案，即在首层顶的悬挑梁上起型钢混凝土斜 柱，直至屋面层，以期斜柱受拉面起到拉杆的作用.
但实际上相邻层间竖向位移不等可能会导致斜柱受压， 从而加大首层顶悬挑梁的浇度，对整个结构产生不利影响.
此外，斜柱的存在也导致结构体系超限的风险 增大，基于上述考虑，最终方案（图5）中取消了沿结构全高的斜柱，局部楼层保留的斜柱，仅作为直柱 向屋面层的过渡.
图4原方案模型图 图5最终方案模型图（无夹层） 取消斜柱的同时，对底部两层的悬挑梁尤其是首层顶的大悬挑梁采取了加强措施，首层及二层顶处悬 挑梁采用型钢混凝土梁（悬挑长度为8m的梁截面取为700x1300mm），悬挑端支座采用型钢混凝土柱，以 增加悬挑部分的整体刚度和承载能力.
2.3夹层处理 为了消除管线夹层的不利影响，该夹层采用全钢（钢梁混凝土板）吊挂（较接支承）方案，即夹层 水平构件如钢梁与整体结构的竖向构件之间采用一端铰接、另一端滑动的连接方式，以放松其对水平地震 力的传递作用：同时对钢结构夹层的挑出部分，采用钢吊柱将其吊在上层（首层顶）的梁下（可见图6）， 吊柱与上层混凝土梁及夹层钢梁的连接节点见图7.
具体设计过程中，验算整体指标及混凝土构件配筋时，采用图5所示的无夹层模型，夹层荷载一部分 体现为吊柱拉力，以集中力形式反施于上层梁上，另一部分通过支座剪力以柱间荷载形式施加于首层柱上.
在设计夹层钢结构时，采用图4所示的带夹层模型.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 首层顶 吊柱 钢夹层 图6带夹层模型图（局部） （a）吊柱与上层砼梁节点（b）吊柱与夹层钢梁节点 图7吊挂节点 2.4局部钢板墙 底部楼层尤其是首层剪力墙数量较少却吸收了较大的地震力，导致其抗剪能力承载力不足.
由于建筑 使用功能的限制不能增设墙体，因此考虑设置钢板剪力墙以提高墙体的抗剪能力和耗能能力，满足剪力墙 的设计要求.
具体设计时，在首层的三个剪力墙小筒中内嵌20mm厚的Q345B钢板，钢板两侧设置M19栓钉，600X600 梅花形布置.
在剪力墙的暗柱中设置由钢板焊接形成的钢骨，并在楼层标高处的剪力墙中设置钢骨混凝土 暗梁，同时向上、向下各延伸一层以作为过渡层.
暗柱和暗梁内设置钢骨的作用是形成密闭的钢骨框架， 作为内嵌钢板的边框，从而提高钢板剪力墙的整体性能.
采用YJK（盈建科）软件对钢板剪力墙进行设计.
图8是首层钢板剪力墙布置图，从该图中也可以看 出结构平面布置中剪力墙的偏置程度，且越往上平面有所收进，间接导致标准层剪力墙的偏置程度更加严 重.
图8首层钢板剪力墙布置 3主要计算结果 3.1整体指标 根据上述结构方案，考虑偶然偏心、双向地震和竖向地震作用，采用PKPM2010系列SATWE模块进 行了整体分析"，并应用YJK软件对整体分析及配筋结果进行校核".
表1所示为两种软件所得的主要性能 指标的计算结果.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表1结构弹性指标计算结果 项目 SATAE YJK 规范限值 (秒) 振动方向 (秒) 振动方向 T1 1. 17 (X) 1.14 (X) T2 0. 92 (Y) 0.89 （Y) - 周期 T3 0.86 （8) 0.85 （8) X 99. 50% X 97. 50% 质量参与系数 90%（满足要求） Y 99. 10% Y 96.70% 90%（满足要求） Tt 扭/T1 0.73 0.74 0.90（满足要求） 地震作用下 1/827 1/835 位移角 1/838 1/825 1/800（满足要求） Y x向最大位移与 层平均位移比 1.37 1.31 X向最大层间位移 地震作用下 与平均层间位移比 1. 39 1.38 位移比 1.4（满足要求） Y向最大位移与 层平均位移比 1. 10 1. 08 Y向最大层间位移 与平均层间位移比 1.10 1.08 地震作用下 X(kN) 21539 23565 基底剪力 Y (kN) 12556 14556 X向(Ejdx / GH°) 7.42 13.98 1.4（满足要求） 重比 Y 向 (Ejdy / GH°) 5.16 9.77 1.4（满足要求） 标均满足规范的相关要求，这也验证了结构方案的合理性.
3.2首层顶大悬挑处 首层顶及二层顶悬挑长度较大的梁均采用型钢混凝土梁，其配筋仍与普通悬挑梁一样，在计算结果的 基础上予以适度加强.
图9所示为首层顶三处悬挑梁的挠度，可见其挠度均满足不大于La/200（L为悬臂 长度）的要求.
图9悬挑梁挑度图
