第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 新疆某机关办公楼结构设计 叶立寰，刘长朋，周亭，陶力” （1、总后建筑工程现划设计研究院.
北京100036：2、上海电子工程设计研究院有限公司，上海200083） 提要针对本工程塔楼偏置、高位转换、平面不规则、建筑长宽比超限、高宽比接近限值、结构超长、房屋空间大、层数、 荷载相差悬殊的特征，采用概念设计方法对结构体系进行选型，对整体布置进行优化，采用型钢混凝土和预应力混凝土技术， 关键构件和薄弱部位进行内力调整、放大，增强结构构件的承载能力和变形能力：对结构超长配置合理的温度应力钢筋，并 采取施工措施减少温度应力：强、中风化基岩地基对盆水效应和地基基础不均匀沉降的预防：大空间楼屋盖的强度、舒适度 的计算分析，确保了结构的安全可靠.
关键词塔楼偏置，高位转换，托柱转换，盆水效应，超长结构，大空间 1工程概况 新疆某机关办公楼工程建设地点位于新疆自 治区乌鲁木齐市青年路以北，总用地面积29676 m，总建筑面积约为105871.19㎡.
该工程由主楼、 东、西辅楼、北辅楼组成，其中主楼地下两层， 地上二十层，屋面距地高度87.80m：东、西辅楼 地下二层，地上十七层，屋面距地高度74.30m： 北辅楼地下二层，地上五层，其中2~3、4-5层为 两层层高的大空间，屋面距地高度23.4m.
地下 二层地面标高-10.50m，地下一层为车库，地下 图1立面图 二层为设备用房及非燃烧品库房，建筑立面见图1，剖面图见图2.
建设场地地处低注狭长的乌鲁本齐河谷平 原，属山前冲洪积小平原地貌，地形变化较小， 地势总体上南高北低，坡度约为2%.
根据乌鲁木 齐市地震局发布的有关资料显示，本建设场地北 侧50~150米内有一第四纪活动断裂，即红山南断 裂，断裂带宽20米左右，呈近东西走向.
该断裂 为隐伏断裂，按乌鲁木齐市规划部门的规定，只 要避开断裂带即属于抗震有利地段，故场地地段 综合划分属对抗震有利地段，建筑场地类别为Ⅱ 类.
本次勘察深度范围未见地下水，场地标准冻 深为1.40米.
结构安全等级二级，工程抗震设防烈度8 度，设计地震加速度值为0.2g，建筑场地类别 为Ⅱ类，设计地震分组为第二组.
设计特征周 期取0.4s.根据《建筑工程抗震设防分类标准》 图2剖面图 叶立寰（1965一），男，工学硕士.
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 主楼及东西辅楼的抗震设防类别为丙类，北辅楼的抗震设防类别为乙类，主楼及东西辅楼中框架抗震等级 为一级，抗震墙为一级，抗震构造措施提高一度：北辅楼的框架抗震等级为特一级，基本风压均为0.7kN/ ㎡.
地面粗糙度类别C类，基础设计等级为甲级.
2上部结构设计 2.1上部结构布置 结构嵌固于土0.00板，土0.00以上设置3道抗震缝，将地上结构分为主楼、东、西辅楼与北辅楼， 缝宽150、250mm，主楼、东、西辅楼采用框架一剪力墙结构：北辅楼采用框架结构.
地下一层平面如图3 所示，二层平面及分缝关系如图4.
主楼结构单元长115.4m：东西辅楼各长42.2m，宽23.7m：北辅楼东 西长40.2m，宽52.85m，二、四层为长宽各40m的大空间.
北能楼 辅楼 主楼 东辅楼 图3地下一层平面图 北辅楼 南铺楼 主楼 东轴楼 图4二层平面图
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 2.2基本计算结果 采用PKPM2010系列之SATWE软件对四个结构单元进行整体建模计算，每个结构单元计算模型地下 室带出两个柱网，以考虑相邻结构单元的影响.
计算得到前3阶周期和振型结果如表1所示，扭转/平动周 期比满足《高规》[1]0.9的限值要求.
表1 振型和周期结果 振 主楼 东辅楼 西辅楼 北辅楼 型 周期 平动系数 周期 平动系数 周期 平动系数 周期 平动系数 号 (s) （XY) （s） (XY) （s） (XY) （s） （XY) 1 1. 708 1.00 1. 557 1. 00 1. 522 1.00 0. 728 0.98 (0.850. 15) (0. 001. 00) (0.001.00) (0. 980. 15) 2 1. 704 1.00 1.292 1. 00 1. 265 1.00 0.700 1.00 (0. 150. 85) (1. 000. 00) (1. 000. 00) (0. 001. 00) 3 1. 343 0.00 0. 945 0.01 0.932 0. 02 0. 573 0.04 (0. 000. 00) (0.000. 01) (0. 000. 02) (0. 040. 00) TVT1 0. 786 0. 606 0. 612 0. 787 多遇地震作用下基底剪力和弯矩结果如表2所示，剪重比满足《高规》[1]的限值要求.
表2 多遇地震作用下基底剪力和弯矩结果 施加荷载（kN） 基底剪力（kN）（剪重比） 基底弯矩（kN.m） 恒载 活载 X向 Y向 X向 Y向 主楼 884920 90226 42027 (4. 31% ) 47494 (4. 87%) 1887167 1926807 东辅楼 363805 41873 20141 (4. 96%) 18284 (4. 51% ) 802106 685035 西辅楼 354474 39631 19835 (5. 03%) 17969 (4. 56%) 798844 683631 北辅楼 244814 23230 19185 (7. 16%) 18834 (7. 03%) 425455 434772 多遇地震、规定水平力作用下水平位移如表3所示，最大层间位移角及扭转层间位移比满足《高规》 [1]的限值要求.
表3 多遇地震、规定水平力作用下水平位移结果（括号内为位移所在楼层） 最大层间位移角 扭转层间位移比 X向 Y向 X向 X±5% Y向 %9A 主楼 1/1026 (12) 1/972 (14) 1. 03 (2) 1. 02 (2) 1. 00 (2) 1. 16 (2) 东辅楼 1/1093 (13) 1/898 (13) 1. 03 (2) 1. 08 (2) 1. 12 (14) 1. 18 (14) 西辅楼 1/1158 (9) 1/922 (8) 1. 02 (3) 1. 06 (3) 1. 10 (14) 1. 17 (14) 北辅楼 1/760 (2) 1/867 (2) 1. 12 (1) 1. 23 (4) 1. 04 (2) 1. 09 (2) 2.3不规则与超限情况判定 结构不规则情况的判断主要依据住房与城乡建设部颁布的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术 要点》（建质[2010]109号，以下简称《国家要点》）.
结构不规则情况见表4，针对不规则情况，提出相应 的构造加强措施，并进行相应补充计算，保证结构实现小震不坏、中震可修、大震不倒的性能目标.
表4 结构不规则项判定 结构单元序号 不规则类型 结构情况 超限判断 主楼 表三4项高位转换 结构上部外围四周框架柱均内收约1.2m 是 ② 表三6项塔楼偏置 主楼与大底盘的质心偏心率约为23% 是 ③ 表二3项楼板不连续楼板有效宽度占该层楼板典型宽度的比值为0.36 香[注]
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 ④ 表二5项构件间断 结构上部外围四周框架柱均内收约1.2m 是 表三4项高位转换 结构上部外围四周框架柱均内收约1.5m 是 东西辅楼 ② 表二3项楼板不连续 楼板有效宽度占该层楼板典型宽度的比值为0.31 香[注] ③表二5项构件间断 结构上部外围四周框架柱均内收约3.9m 是 注：1、对整体结构抗震性能未造成大的影响，不属超限，局部加强.
2.4针对结构超限采取的措施 构造措施： 1、根据建筑功能和结构超限情况，主楼、东西辅楼抗震构造措施提高一度.
2、主楼、东西辅在建筑的下部若干层采用型钢混凝土柱.
作为高层建筑的型钢混凝土柱，除了有效 提高外框架的延性外，有利于提高框架的承载力和延性，其抗压、抗剪、抗弯承载力大，有效地 减小了柱截面尺寸，其在防火、抗火和耐腐蚀方面性能优良，从面保证了地下车库的有效使用和 建筑结构的安全.
3、主楼、东西辅底部加强区取至塔楼偏置楼层上一层，约束边缘构件及型钢柱过渡区再上延一层， 型钢混凝土在梁柱节点楼层标高处设水平加劲板，以加强节点区的承载能力和延性性能.
4、结构顶部外围柱内收部位，采用型钢混凝土转换梁、转换柱，转换层楼面板厚加大，并采用双层 双向配筋.
为使转换梁的上层柱柱底平面外方向弯矩得到平衡，在垂直于转换梁的方向也布置了 抗弯构件.
由于建筑顶部为大空间，大部分内柱无法保留，内收的主楼外围四角框架柱设置了型 钢，从而满足转换层内力大、变形大的要求.
计算措施： 1、塔楼偏置楼层、楼板不连续楼层、转换层采用弹性板假定，真实考虑楼板刚度.
2、托柱转换的转换梁、转换柱按转换构件进行内力调整放大.
2.5北辅楼结构设计 本工程2至5层为大空间，内部中柱被取消，因此形成一个40mx40m的大空间结构.
为实现建筑布 局并确保结构安全，结合工程经济性，对楼层梁考虑了正交正放与正交斜放两种布置方案.
通过对比正交 正放、正交斜放网格梁的受力特点发现：正交正放梁，中间弯矩大，周围弯矩小：正交斜放梁，中间弯矩 小，周围弯矩大，如图5、6所示.
对于正交斜放梁来说，中间梁跨度大、弯矩小，周围梁跨度小、弯矩 大，受力更加合理，提度对比如图7、8所示，正交正放梁下沉变形集中在中部，表现为中间大、四周小： 2427 3804 4776 3787 2428 L19 U. 3563 6960 g45 66 3574 ury. 3527 19455 6880 3530 S019_ 图5正交正放梁弯矩图 图6正交斜放梁弯矩图 而正交斜放梁因为力的传递相对均匀分散，下沉变形也比较分散，相对较小，比较合理.
本工程最终采用 图9所示结构布置形式，楼层梁内施加预应力，以满足正常使用要求.
大空间楼盖结构还应具有适宜的舒适度，除严格控制梁、板正常使用极限状态的挠度、裂缝外，还验
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 算了楼盖结构的竖向振动频率和振动加速度.
楼盖结构自振频率为6.75Hz，大于规范要求的3Hz，竖向振 动加速度0.013m/s，小于规范限值0.05m/s²，舒适度满足要求.
142 i9.5 142 133 198 1128 13.9 191. 111.5 图7正交正放梁挠度图 图8正交斜放梁挠度图 图9北辅楼三层结构模板图 图10网架上弦安装图 图11网架下弦安装图 图12网架腹杆安装图 当地气候条件特殊，全年最低气温-30℃，屋面直晒温度可达70℃，最大温差达到100℃.
若采用轻质 金属屋面，面由于温差大，当地几乎金属屋面均发生不同程度渗漏，故决定采用发泡水泥复合网架板，
