第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 苏州国际财富广场结构设计 陈建兴，芮明，高双喜，包联进，陈伟煜 （华东建筑设计研究总院，上海200002） 提要：苏州国际财富广场由两座超高层塔楼组成，主体结构采用圆钢管混凝土钢框架-钢筋混凝土核心筒结构体 系，塔楼屋面以上构筑物灯箱采用钢框架支撑结构体系.
建筑平面东北角内收，该处角柱缺失导致外框不封闭， 底部数层南侧楼板内收形成跨越数层的跃层柱，削弱了外框刚度.
本文介绍了主体结构的总体设计，对削弱框架 采取合理的加强措施，提高关键构件的抗震性能，分析表明结构能达到预定的性能目标.
对结构设计中的一些关 键问题进行分析论证，如邻近建筑的风干扰问题、外框不封闭、跃层柱设计、地震剪力分配、屋项构筑物灯箱设 关键词：超高层，框架一核心筒，性能化设计，外框不封闭，跃层柱，屋顶构筑物 1工程概况 苏州国际财富广场由两座塔楼及共用的4层地下室组成，地上建筑 面积约158 000㎡²，地下建筑面积约39 000m².
裙房4层，主要是商 业用房，屋面高度21.5m：塔楼功能为高级办公，东塔32层，大屋面结 构高度约139m，顶部灯箱高度164.8m：西塔45层，大屋面结构高度 199.1m，顶部灯箱高度230m.
东塔平面形状为矩形，平面尺寸约 54mx36m：西塔平面形状接近方形，平面尺寸约45mx42m.
苏州市50年一遇基本风压为0.45kN/m²，抗震设防烈度6度，场地 特征周期为0.45s，阻尼比取0.04.
根据地震安全性评价报告，其水平地 震影响系数是规范6度反应谱的2.125倍，相当于规范7度反应谱.
结 构设计中，多遇地震作用计算基于安评报告的地震动参数，设防烈度地 震和罕遇地震作用计算取规范的地震动参数.
结构设计使用年限50年， 安全等级二级.
图1建筑效果图 2结构体系 2.1抗震缝设置 本项目地上部分由裙房、东、西塔楼组成，裙房形状呈长条形，东西向约142m，南北向约76m，中 部中庭北侧为完全散开空间，南侧在3-5层布置长条形楼板联系东、西塔楼.
由于东西塔楼间的联系非常 薄弱且不均匀，因此在中庭的左侧设置抗震缝，将地上结构分成东、西两个独立结构，抗震缝宽度100mm.
设置抗震缝之后，结构平面布置相对比较规则.
2.2塔楼结构体系 本项目东塔结构高宽比约3.9，西塔结构高宽比约4.7，均采用钢框架-核心筒结构，由框架和核心筒来 抵抗风荷载和地震作用产生的水平力和倾覆力矩，形成双重设防体系的抗侧结构体系.
作者简介：陈建关（1977-).
男.
博士，高工
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 图2抗震缝设置 图3框架-核心简结构体系 竖向荷载通过外框柱和核心筒墙体传给基础.
典型楼面布置见下图.
东塔 西塔 图4典型楼面布置 核心筒采用现浇钢筋混凝土结构，提供结构主要的抗侧刚度.
核心筒内楼面采用现浇混凝土梁板体系.
东塔楼核心筒呈长条形，平面尺寸约34.5mx12.5m，外侧墙肢厚度从下到上由750mm缩小到450mm，内 侧墙肢厚度从下到上由600mm缩小到250mm.
西塔楼核心筒平面接近正方形，平面尺寸25mx22mm，外 侧墙肢厚度由900mm缩小至450mm，内侧墙肢厚度由400mm缩小至250mm.
底部核心筒混凝土强度采 用C60，在中区和高度，核心筒混凝土强度分别采用C50和C40.
框架结构由圆钢管混凝土柱及钢梁组成，用于传递楼面结构传来的竖向荷载，并提供一定的抗侧刚度.
钢管混凝土柱具有较高的承载力和较好的延性，可有效提高建筑空间的利用率.
东塔楼框架柱的钢管从下 到上由1400mm缩小为600mm，西塔楼框架柱的钢管从下到上由1500mm缩小为600mm.
框架梁高度 uw006~00L 楼盖结构采用压型钢板组合楼板，楼板厚度150mm，典型梁中距约为3m.
外框架与核心筒之间的楼 面梁采用较接，避免框架柱与核心筒之间竖向变形差引起的二次弯矩.
在两个塔楼的顶部都有较高的灯箱和幕墙，东塔楼顶部灯箱和幕墙高约25m，西塔楼顶部灯箱和幕墙 高约30m.
灯箱结构采用钢框架支撑结构体系（图5）.
2.3裙房和地下室结构 裙房采用钢管柱钢梁的钢框架结构体系，抗震缝处，钢梁一端采用滑动支座，支座设置在柱牛腿上.
地下室采用钢筋混凝土框架，地下室外围护结构采用二墙合一的地下连续墙形式（施工阶段的基坑围护墙 和使用阶段的挡土墙合二为一），墙厚有800mm、1000mm二种规格.
2.4地基基础 基础型式采用桩筏基础，塔楼部分采用900mm钻孔灌注桩，桩长约66m，单桩抗压承载力特征值约 5800KN：裙楼部分和纯地下室部分抗压桩采用700mm钻孔灌注桩，桩长约50m，单桩抗压承载力特征
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 值约3100KN.
采用桩端后注浆施工工艺以提高单桩承载力.
裙房和纯地下室抗拔桩直径700mm，单桩抗 拔承载力特征值2370kN，单桩抗压承载力特征值2750kN.
本工程东、西塔楼下分别采用板厚2400mm、3300mm的基础筏板：裙楼及纯地下室采用板厚1100mm 的基础筏板.
基础筏板混凝土强度等级均为C40.
东塔 西塔 图5屋顶灯箱立面图 3整体结构弹性分析 地下一层的抗侧刚度均大于首层的两倍，塔楼结构嵌固于地下室顶板.
分析主要采用通用有限元软件 ETABS，结构周期及整体计算结果见表1~表2.
表1结构前3阶周期（s） 振型 东塔 西塔 周期 振动特性 周期 报动特性 1 3.69 Y向平动 5.42 Y向平动 2 2.83 x向平动 4.62 x向平动 3 2.66 扭转 3.73 扭转 扭转周期比 0.72 0.69 表2结构主要性能指标 性能指标 东塔 西塔 地上结构总质量(吨) 106903 144487 地震作用基底剪力及剪重比(kN) X向 17902(1.67%) 19437(1.36%) Y向 19401(1.81%) 18245 (1.28%) 地震作用层间位移角 X向 1/1727 1/1098 Y向 1/939 1/863 风荷载基底剪力(kN) x向 8560 16698 Y向 15794 风荷载层间位移角 x向 1/4511 1/1221 Y向 1/915 1/695 刚重比 x向 5.45 1.60 Y向 3.19 1.55 舒适度（m/s²） 顺风向 0.096 0.088 横风向 0.089 0.163
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014 年 结构扭转位移比均小于0.85，剪重比东塔均大于1.6%，西塔均大于1.2%，层间位移角东塔均小于1/800， 西塔均小于1/615，满足现行规范的要求.
东塔结构X、Y向的刚重比均大于1.4，结构满足整体稳定的要求，西塔刚重比小于2.7，结构内力和 变形分析中需考虑P-A效应.
两座塔楼在偶然偏心地震作用下的扭转位移比均小于1.4，满足规范要求.
本层与上一层的刚度比均 大于0.7，本层与上三层平均刚度的比值均大于0.8，整体结构不存在明显的软弱层.
考虑到F6层楼面收 进及跃层柱影响，将F6和F7层按薄弱层设计.
4结构抗震性能目标与弹塑性分析 4.1抗震性能目标 根据工程超限情况和抗侧力体系的特点，提出本工程的抗震性能目标如表3所示.
表3结构抗震性能目标 地震烈度 多遇地震 设防烈度地震 罕遇地震 抗震目标 没有破坏 有破坏，可修复 不可倒場 允许层间位移 东塔：h/800 西塔：h/615 / h/100 剪力墙（*） 弹性 不屈服、控制剪应力 允许进入塑性，控制塑性变形 连梁 弹性 允许进入塑性，控制塑性变形 允许进入塑性，控制塑性变形 框架柱（*） 弹性 不屈服 允许进入塑性，控制塑性变形 框架梁 弹性 允许进入塑性，控制塑性变形 允许进入塑性，控制塑性变形 注（*）：指7层以下框架柱和剪力墙的中震抗震性能目标为不屈服，其余各层的中震抗震性能目标为允许进入塑性，控 制塑性变形.
考虑塔楼下部为人数相对集中的商业功能，为提高核心筒的抗震性能，剪力墙底部加强区高度延伸至 F7层楼面，同时提高底部加强区剪力墙的抗震性能，使其满足中震不屈服的要求.
在西塔楼的南侧和东塔楼的东侧，建筑立面需要一些外露柱，形成约30.8m高的在框架平面内无框架 边梁拉结的跨层柱.
设计中考虑这些削弱对结构受力和构件承载力的影响，将6、7两层作为薄弱层进行 设计，同时提高7层以下框架柱的抗震性能，使其满足中震不屈服的要求.
4.2静力弹塑性分析 静力弹塑性分析采用中国建筑科学研究院的程序PKPM系列PUSH进行.
罕遇地震下，东塔楼X向和Y向的最大弹塑性层间位移角分别为1/886和1/453，西塔楼X向和Y向 的最大弹塑性层间位移角分别为1/418和1/342，均能满足规范1/100的限值要求.
结构层间变形沿竖向变 化均比较均匀，结构刚度沿竖向不存在突变，不存在薄弱层.
30 48R I00 09 0.061 4.402 0.063 0.904 a)东塔 b)西塔 图6结构位移曲线及罕遇地震下结构层间位移角
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 在设防烈度地震作用下，结构保持弹性，尚未出现塑性较.
在罕遇地震作用下，局部连梁开始出现塑 性铰，局部底部剪力墙拉裂，但框架结构仍保持弹性，关键构件满足预定的性能目标要求.
随着水平推覆 力继续增大，更多连梁开始屈服、底部剪力墙拉裂范围增大，框架梁也开始屈服，结构整体刚度继续下降.
设计中加强底部加强区的核心筒角部墙肢的纵向配筋，提高该区域的抗震性能.
5设计关键问题及对策 5.1风干扰系数 风载计算考虑了相邻高层建筑的干扰.
参考上海市高层建 筑钢结构设计规程（DG/TJ08-32-2008J11195-2008)第6.2.5条 第4款的规定： 在周边存在单个施扰建筑时，受扰建筑的顺风向风荷载体 型系数需乘以干扰因子m.
静力干扰因子可根据施扰建筑的参 数Sx，Sy之值按下列规定确定：（1）当0≤S≤16B且 2.5B≤ISyl≤4B时，nm按表6.2.5-2确定：（2）其余情况，静 力干扰因子均取为1.0.
本项目两个塔楼的关系如图7所示.
图7塔楼位置示意图 按上海市高钢规的规定，东、西塔楼两个方向的风荷载干扰系数见表4.
考虑相邻建筑物干扰后，风荷载最大放大1.043倍，设计中偏安全取放大系数为1.05倍.
考虑风荷载干扰 系数后，结构的位移、构件承载力仍能满足规范要求.
表4风荷载干扰系数 风方向 受扰建筑 施扰建筑迎风南宽度（m） SX SY m x 东塔 西塔 30.9 88 14.3 1.009 -X 西塔 东塔 40.9 88 14.3 1.006 东塔 西塔 52.5 14.3 88 1.033 -Y 西塔 东塔 43.7 14.3 88 1.043 5.2外框不封闭 由于建筑立面要求，两个塔楼的北侧与整体平面在东西向互相错开，楼层平面在东北角内凹，导致角 柱缺失和凹角部位框架梁缺失，外框架无法封闭.
假设外框架在凹角处增加框架梁，形成封闭框架，对整体结构刚度、扭转变形以及框架承担的地震作 用进行比较.
（a）东塔 (b）西塔 图8框架封闭示意图 计算表明，外框封闭后，结构平动周期减小约0.25%（东塔）和0.39%（西塔），结构扭转周期减小约 0.2%（东塔）和0.0%（西塔）：结构最大扭转位移比基本接近.
