第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 丽泽SOHO结构体系研究 肖从真！
杜义欣赵爽李永双程卫红 康志宏 （中国建筑科学研究院，北京100013） （SOHO中国有限公司，北京100020） 提要丽泽SOHO分两个反对称的单塔建筑，每个单塔采用筒体-单侧弧形框架结构体系，两个单塔之间由 4道椭圆形腰析架连接组成一个整体，形成主结构高度191.5m的反对称复条双塔用跨度9-38m弧形钢连廊 组成的结构体系，属于一种特殊的复杂连接结构体系.
本文介绍了该项目的结构方案形成及优化、超限情 况. 关键词丽泽SOHO，复杂连接，超限，高层 0工程概况 北京市丰台区丽泽金融商务区E-04地块商业金融用地项目，简称丽泽SOHO，位于北 京市丰台区丽泽桥东侧，E04地块，北邻丽泽路，东临骆驼湾西路，东临中环路，南面为市 政绿地.
工程主要为办公楼，底部及局部地下室设置商业用房.
总建筑面积约17.28万平方 米，其中地上建筑面积12.40万平方米，建筑效果见图1.
丽泽SOHO结构高度191.5m，地下4层，地上45层.
分两个反对称的单塔建筑，每个 单塔采用筒体-单侧弧形框架结构体系，两个单塔之间由4道椭圆形腰桁架连接组成一个整 体，形成主结构高度191.5m的反对称复杂双塔用跨度9~38m弧形钢连廊组成的结构体系.
筋混凝土核心筒结构的最大适用高度150m的限制，为超限高层结构.
立面效果图 图1典型效果图 单塔内立面 中庭仰视效果图 1结构方案比选 本项目的建筑造型为各层平面螺旋上升，单塔结构扭转，上部结构存在大悬挑，如图2 所示.
图3给出了典型平面图，从图中可以看出，中庭的边线，从L2的左上至右下的方向， 至顶层变为左右水平的方向，从底部到顶部旋转了45度.
该结构的旋转造型，导致结构在 竖向荷载作用下，即产生水平的扭转作用，如图3中L24层示意.
为减小水平扭转作用带 肖从真，男，1967年生，工学博士，研究员.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014 年 来的结构受力的不利以及设备运行的要求，进行了多个方案的比选分析.
图4给出了单塔的 立面展开图，可以清晰看出结构的悬挑情况.
图2单塔模型 L2 L24 图3典型平面示盒图 L40 中庭处内部展开 图4单塔立面展开示意图 外立面展开 方案1：圆钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心简结构体系，双塔之间每隔5层设一道一 层高的桁架连接，挑空区的幕墙面不设支撑上部结构的立柱或斜撑.
方案2：圆钢管混凝土框架-支撑结构体系，双塔之间每隔5层设一道联系楼板，挑空 区的幕墙面按幕墙的龙骨造型设置支撑，支撑刚度较弱.
方案3-1：圆钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，双塔之间每隔5层设一道联 系楼板，挑空区的幕墙面设立柱支撑上部结构：方案3-2：圆钢管混凝土框架-钢筋混凝土核 心筒结构体系，在方案3-1的基础上，在两个单塔的周圈斜柱上打一道斜撑，斜撑数量较少， 在幕墙内和幕墙外的立面，每一个楼层仅出现一根斜撑：方案3-3：圆钢管混凝土框架-钢筋 混凝土核心筒结构体系，在方案3-1的基础上，将立柱换为斜柱.
方案4-1至4-3为圆钢管混凝土框架-支撑结构体系，将方案3-1至3-3的钢筋混凝土核 心筒替换为圆钢管混凝土框架-支撑核心筒.
方案5，在方案4-1的基础上，去掉支撑立柱，加大两单塔之间的连梁，考察立柱对结 构反应的影响.
各对比方案模型如图5所示.
方案1 方案2 方案3-1 方案3-2 方案3-3 方案4-1 方案4-2 方案43 方案5 图5结构体系对比方案
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014 年 表1给出了各对比方案的计算结果，列出了各种模型的主要特征周期、静力下的结构扭 转数值（扭转值为结构两端最大扭转值之和）以及水平地震下结构的层间位移角.
方案2，两个单塔之间由幕墙网格连接，连接很弱，位移角不满足要求，恒载下结构平 面扭转达到525mm，一侧的最大位移达到270mm，扭转位移太大，此方案不成立.
方案5，只用梁连接两个单塔，无立柱和斜撑，恒载下结构平面扭转达到425mm， 侧的最大位移达到215mm，扭转位移太大，说明设置立柱是非常必要的，斜撑的效果亦很 否 同为钢筋混凝土核心筒，方案1的桁架连接，与幕墙大空间处设立柱方案3-1相比，扭 转位移分别为103和68，两方案位移角均满足要求，设置立柱方案效果好.
方案3-2和3-3相比，设立柱与斜柱的效果接近.
但设直柱，在连接楼板处，设直立柱 的柱间间隔最大约10m，梁的跨度比较合适，方案3-3，设斜柱，连接楼板处，斜柱的柱间 间隔最大约23m，用梁连接比较困难.
所以，直柱和斜柱相比，推荐采用直柱或者近似直柱 的方案.
方案3-2与方案4-2相比，钢筋混凝土核心筒与圆钢管框架-支撑的核心筒相比，钢筋混 凝土核心筒的刚度大，平面的扭转位移和位移角结果均较好.
方案3-2最优.
表1各方案主要计算结果对比 周期 静力下 结构扭转/mm 水平地震作用下 层间位移角 方案1 T1: 4.1 X：恒103.活26 X向地震：1/736 （混凝土筒，布架连接，无挑空区立 T2:3.8 Y:恒102，活9 Y向地震：1/644 柱） T3: 2.3 方案2（框架支撑筒，挑空区立柱为 T1: 6.9 X：恒525，活180 X向地震：1/345 幕墙分格，连接弱） T2: 6.3 Y:恒400 活136 Y向地震：1/186 T3: 4.6 方案3-1 T1: 4.06 X:恒68，活14 X向地藏：1/620 （混凝土筒，楼板连接，挑空区有 T2: 4.02 Y:恒51，活10 Y向地震：1/636 立柱，无斜撑） T3: 2.56 方案3-2（混凝土简，楼板连接，挑 T1: 3.74 X：恒53，活10 X向地震： 1/771 空区有立柱，立面有斜撑） T2: 3.67 Y:恒41，活7 Y向地震：1/710 T3: 2.23 方案3-3（混凝土简，楼板连接，挑 T1: 3.91 X:恒50，活10 X向地震： 1/689 空区有斜柱，立面有斜撑） T2: 3.50 Y:恒37，活8 Y向地震：1/684 T3:2.39 方案4-1（框架支撑筒，楼板连接， T1:5.28 X:恒143，活28 X向地震：1/456 挑空区有立柱，无斜撑） T2: 4.82 Y:恒109，活22 Y向地震：1/434 T3: 3.51 方案4-2（框架支撑筒，楼板连接， T1: 4.63 T2: 4.31 X:恒97，活19 X向地震：1/678 挑空区有立柱，立面有斜撑连接） Y向地震：1/499 T3: 2.84 方案4-3（框架支撑筒，楼板连接， T1: 5.06 X:恒119，活26 X向地震：1/421 挑空区有斜柱，立面有斜撑连接） T2: 4.42 Y:恒90，活16 Y向地震：1/445 T3: 3.28 方案5（框架支撑简，楼板连接，挑 T1: 5.71 X:恒425，活90 X向地震：1/471 空区无立柱，无斜撑） T2: 5.08 Y:恒321，活68 Y向地震：1/310 T3: 3.63 2 结构体系介绍 根据上节结构体系比选的介绍，最优方案为方案3-2，但该方案不能满足建筑师的意图， 最终将方案1进行优化加强，作为最终采用的结构体系.
优化措施为：增大核心筒面积、减
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014 年 小悬挑部分的楼板面积、加强连桥.
丽泽SOHO办公楼为结构主面高度191m的反对称复杂双塔用跨度9~38m弧形钢连廊 组成的结构体系.
由筒体-单侧弧形框架的两个单塔与椭圆形腰桁架组成，双塔之间在第13、 24、35层每个设备层及顶层处各设置一道连桥及腰桁架，见图3.1-1所示.
结构的抗侧力体 系主要由以下几种构件组成：圆钢管混凝土斜柱、钢筋混凝土核心筒、腰桁架、塔楼之间的 连桥等，如图6所示.
图6图泽SOHO主要受力体系 3超限情况分析 3.1超限情况界定 本结构为混合结构，属于表中的型钢混凝土外框-钢筋混凝土筒结构，8度区限制高度 为150m，本结构高度191.5m，超高27.7%.
考虑偶然偏心的扭转位移比最大为1.26，超过大于1.2：属于多塔、连体结构.
两个单塔之间有多道连桥连接，属于复杂连接结构.
综上所述，本结构为复杂的超限高层结构，进行了超限审查.
3.2性能化设计指标 结构顶部存在大悬挑，自重下存在扭转：结构体系为筒体-单侧弧形框架的两个单塔与 椭圆形腰桁架组成的结构体系，结构体系复杂.
参考混合结构的钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构，在8度区的限值高度为150m， 本建筑结构高度为191.5m，超高27.7%.
结构的抗震性能目标选为"C" 多遇地震下的性能水准为"1"，弹性设计.
结构完好、无损坏，不需修理即可继续使用， 即关键构件、普通竖向构件、耗能构件等均无损坏.
设防烈度地震下的性能水准为"3”，剪力墙等主要构件为中震不屈服，钢管混凝土柱落 地斜柱中震弹性.
结构总体上为轻度损坏，经一般修理或局部加固后可继续使用，即关键构 件轻微损坏、普通竖向构件轻微损坏，耗能构件轻度损坏、部分重读损坏.
结构上半部分大悬挑部位，楼面的钢梁不考虑楼板刚度，考虑中震竖向地震，按中震弹 性进行拉弯及压弯进行设计.
预估的罕遇地震下的性能水准为"4"，剪力墙抗剪截面、Y形柱、两个单塔之间的钢结 构连桥、顶部悬挑部位的楼面拉梁、连桥附近的楼面水平支撑满足大震不屈服：整体结构满 足“大震不倒"，大震下弹塑性位移角<1/100. 结构中度损坏，经过修复或者加固后可继续使 用，即关键构件轻度损坏，普通竖向构件部分构件中度损坏，耗能构件中度损坏、部分比较 严重损坏. 各种构件的详细性能目标见表2. 除满足表2的性能目标外，尚需满足一侧单塔结构除 位移外的指标满足中震不屈服工况的承载力验算要求. 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表2各种构件的性能目标 小震 中震 大霞 圆钢管混凝土柱 弹性 弹性 不屈服 落地斜柱 外挑落地斜柱 弹性 弹性 不届服 钢框架梁 弹性 不屈服 钢连桥上下弦 弹性 弹性 不屈服 连桥附近楼面水平桁架 Y型柱节点 弹性 不届服 剪力墙 弹性 不屈服 不届服工况 墙肢拉力不大于24 满足抗剪截面限值条件 腰架斜撑 弹性 不屈服 4主要计算结果 表3和图7给出了结构的主要周期及振型结果，结构的前两阶振型为纯平动的振型，第 3阶为纯扭转振型，扭转平动周期比为3.17/4.29=0.74，满足规范不超过0.85的要求. 表4给出了规范设计语下的结构自重及基底作用力，表5给出了结构位移情况，表6 给出了结构扭转位移比情况，表7给出了框架承担结构剪力比情况. 表3结构的主要周期及振型结果 振型号 周期 转角 平动系数（XY） 扭转系数（Z) 1 4.2873 916 1 (0.001.00) 0 2 3.8379 1.6 1 （1.000.00) 0 3 3.1702 172.09 0.44 (0.420.01) 0.56 4 1.1216 125.48 1 (0.340.66 ) 0 5 1.0676 12.49 0.5 (0.440.06 ) 0.5 6 1.0602 35.88 0.94 ( 0.620.32 ) 0.06 第1阶（Y向）第2阶（X向）第3阶（扭转振型）第4阶（Y向二阶）第5阶（X向二阶）第6阶（二阶捆转） 图7主要振型图 表4规范设计谱下的结构自重及基底作用力 项目 SETWE Etabs 恒载产生的总质量（0) 163209 活载产生的总质量（) 17871 重力代表值的单位重量 结构的总质量（） 181080 180500 1.46 t/m² X Y X Y 底部剪力（kN） 48916 47378 50670 47390 地震作 底部剪重比 2.71% 2.62% 2.81% 2.63% 用 （剪重比规范限值） 3.02% 2.78% 3.2% 2.92% 底部总倾覆弯矩（kN-m） 5609242 5366675 5396000 5100000
