北京以太广场结构概念优化设计.doc

1、第二十届全国髙层建筑结构学术会议论文2008北京以太广场结构概念优化设计田玉香（联安国际建筑设计有限公司北100044）提更 北京以太广场A、B、C座均为役近100米髙的钢筋碇框架-核心筒结构，本文杲方案设计阶段的结构概念 设计及结构优化设计.关at词结构体系楼面体系方案比较结构优化一、项目概况北京以太广场是集办公写字楼、商场、娱乐服务于一体的大型综合性建筑群体.地上设A、B, C 三座高档写字楼，相互之间设多层裙房相连.地F四层（车库及机器设备用房人层高3.6、3.6、4.& 6.0米。地上A、B座16层，C座19层，层高首层10米挑空大堂，以上各层层高为3.95、5.0、5.4、 5.5、

2、6.0、&0 米，柱网 10. 7 米，10. 9 米。二、上部结构体系概念设计（一）A、B、C座高层写字楼适宜采用框架一孩心筒结构体系。从材质上可选择采用以下几种形式：1. 钢筋混凝土结构体系（见图11外框架梁柱、内核心筒均采用钢筋混凝七构件；楼板可采用大跨度钢筋混凝土板，为减轻自重, 可采用现浇空心楼板，必要时可加入预应力.（空心楼板有效的降低了结构自重，从而降低了 地震力，减少构件配筋及基础构件配筋，在己往工程中己有成熟应用，综合效益显著）。工程实例：万通中心（地上24层、高98米） 光华国际（地上24层、高99米）2. 钢雪混凝土结构体系（见图12）外框架柱、梁采用钢竹混凝土构件（构件

3、截面内设置型钢），内筒在纵横墙相交处，在外框与 内筒相连楼面梁处内筒墙内设置竖向钢骨，在筒体外墙与楼板相交处设胃钢骨暗梁；楼面可采 用现浇钢筋混凝土空心楼板。此种结构体系与第1种相比，由于构件内采用了钢骨,增加了结构的承载能力和抗展延性性能, 梁柱等构件截面得到适当减小，从而增加建筑净高和建筑面积，由于钢骨处包裹了钢筋混凝土, 省掉了对钢构件的防火处理.工程实例：北京财富中心（酒店 地上27层、高97.9米，平面呈V字形）3. 钢与钢筋混凝土混合结构体系（见图1.3）外框架采用钢柱，钢梁，内核心筒采用钢骨混凝土结构：楼板采用镀铝锌压型钢板与钢筋混凝 土的组合楼板。此种体系由于外钢框架的刚度较弱

4、一般需要在外边框架平面内设置交叉钢支撑。与第1种体系相比， 这种结构体系自重轻，地震力小；用钢屋大，柱截面小（可为建筑提供稍大的建筑面积），但楼面结构 高度大；工期快，施工技术耍求高，施工费用高，外钢框架柱、梁有防火要求，增加了成本.工程实例：新保利大厦（地上23层.高98米） 银泰中心 （地上44层、高186米）田五香女1966.3出生工学学士爲後工程師4.钢结构框架一核心筒体系（见图1.4）外框架由钢梁、钢柱组成，内部采用有支挥的钢框架筒。楼板采用镀铝锌压型钢板与钢筋混凝 土的组合楼板。此体系用钢量大，成本较髙，优势是工期快。若无工期要求，以本工程的荷载及建筑髙度要求 看，此体系综合性价

5、比较弱。高236米）3O方果-氛心结构体桑S1.1足戏.用少*tt. axtt术我低.I、二q 14 Mdo800*68J I 1|、rb - -r紳01tjF 1*14*1 1,10?00-*10900IOWO6OOWC t 1.2631500(Ml足欢.工程实例：北京电视台（地上41层、-292-第二十届全国髙层建筑结构学术会议论文2008占用房冷空金（RCM小拇购朗件敦I水方第3観合亀茱樓心姑构体廉o 5uurZf x87以CvnW方第4创枢魏核心筒绪构体系 ；女M90CiX-W5丁期快*mt不更nutme爼力4s sawna面水. 用大AAff40la支挥（以足MXtt术农 火签理或T

6、WBtt. WfcMTWWHfc.自轻.处謨力水墓地构件 用*t成本髙wmnitfl支（以欄足求） 働林壊刃肪火址坪求.-#-第二十届全国髙层建筑结构学术会议论文2008（二）以上1、2、3三种结构体系综合比较如下:比较项钢筋混凝土结构钢骨混凝土结构混合结构钢结构抗侧刚度较易満足要求一般能满足要求需增加交叉支撑需霑加交叉支抹柱載面、药构高度01600, 70001400 , 60001200, 6300800, 630需要垂直支撐品数1116拿拿用钢量，造价少介于1、3之间多多拿施工技处要求低”高”高“高”楼板施工不需要模板楼板施工不需要模板工期慢较快快快拿结构自壕，对基础构自重大，基础介于前

7、两者之间自重轻，基础 构件截面小，地襄力小自電轻，基础 构件截面小，地履力小件截面的要求构件截面大”拿”总数17*17 14 13（三）综合比较的结论：钢骨碇框架一核心筒结构体系最适宜本工程.优势如下，1. 能实现本工程对大柱网、大层高的要求。2. 结构高度较小，有利于在相同层高下取得较高的建筑净高。3. 结构较易满足抗侧刚度的要求。4. 造价比钢筋混凝土结构高，但比钢结构及混合结构要低。5工期比钢筋混凝土结构快，各层可连续施工，较少受混凝土养护时间的影响。6现浇空心楼板的引入，可有效降低结构自重，降低地震力，减少结构构件配筋，减少基础 结构的造价.7.此种结构体系在北京己有多个大型项目成熟应

8、用，借助大型施工企业的力量，可满足对施 工的技术要求。三、关于框架一核心筒结构的优化设计北京地区抗震设防烈度为8度，风荷载的基本风压为0.5Kpao按照现行建筑抗農设计规范及 高层建筑结构设计规程的耍求，高层建筑结构体系应具有足够的水平抗侧刚度及抗扭转刚度, 具有足够的承载力及抗震延性变形性能；在风荷载作用下，结构位移应满足人的舒适度要求。（一）与结构水平侧向刚度有关的因素：1. 内核心筒的平面尺寸：筒越大，侧向刚度越大，总离与内核心筒平面宽度的比（高宽比）宜为 10, 般不超过12.2. 外框与内筒之间设楼板婆.加大了外边框中间柱的轴力，加大了框架前力墙的抗地震倾覆弯矩 的能力。3. 外框柱

9、网跨度：外框柱网跨度越小，梁的跨高比越小，抗侧刚度越大。4. 层高：层鬲越大，侧刚越小，侧刚与层高成反比。（二）与结构抗扭转刚度有关的因素：1. 外框柱网跨度：外框柱网跨度越小，梁的跨高比越小，则结构的抗扭转刚度越大，这比对抗水 平侧向刚度的页献要大的多。2. 内核心筒的布迓应均匀，应尽可能居中，否则易引起扭转变形，产生较大的层间位移，造成角 柱破坏.（三）本工程需要解决的技术问题：1. 内核心筒不居中，使结构刚度不匀称，易引起扭转变形；2. 外框架柱网跨度10. 7米、10.9米，（与常规柱网相比偏大）；3. 层高10米、3. 95米、5米、5. 5米、6. 0米（比常规层閒偏高）。可进行如

10、下的结构优化：见图2广图2. 6600xKX)O8空心*枚1 wc.600 1,11 1 1-4)| 1 48004/00U14卜一,6S0CX6O0i彳4n. v900/600h-9CC/6C0OOG岭处9000/350|9000xaoo500*500txwwoo空心林图2.2裱小外柱网跨度.植心觴曙中图2.1原结构方案：1. 在外边框架内设垂直交叉支撑，平衡核心筒的偏心；2. 采用较大截面的外框架柱、梁；3. 外框架与内筒之间的设楼面梁；4. 内核心筒作为主要抗侧力构件而承担了大部分的地震剪力和倾覆弯矩，加强内筒的承载力 和延性措施。5. 配筋量大图2.2减小外柱网跨度，核心筒居中，可取代

11、钢骨混凝土结构而釆用钢筋混凝土结构，减小外边梁的 高度，减小了核心筒的墙厚。缺点：房间内见高梁（h二900）-295-第二十届全国髙层建筑结构学术会议论文2008-296-第二十届全国髙层建筑结构学术会议论文2008ywuO6OCX7O0空心楼孜 h-350mm600 MOO樓页助果aoc*ocaoc*ocI 曲6CGWO1000.6C9卜 7 350 7 350O像6COX800O空心处 b VOr*mSI图2. 3图2. 4楼面聖板系统优化核心筒上移蔽少两内柱孩心筒镜峨10900looo.eco空心楼镇0页衆 looo.eco_J0 痂1000-7?*I00C-7?*109001000*8

12、0080C.4WXC4C3：4)OODOO1 -000.70?由UH、-W 一800.403十 E LT 丁 _ r ,b 一 、q r-11iH _Q)a(1090010900空心0仗h a SrOnm600 UOD图2. 5图26横向柱财跨度回版方塞图2. 3楼面系统优化，为机电专业提供了更大的灵活性;采用密肋板，使房间内梁高降低，(h-900变-#-笫二十届全国高足建筑结构学术会议论文2008为700）劣势:墙厚略有增加图24上移核心筒，减少两根内柱，但北侧房间内梁高増加（h=700变为800）图2.5横向调回原柱网，为建筑提供大开间入口大堂，房间规整，梁离可同上，图2. 6核心筒居中，

13、梁高700,采用钢骨妊，可适当减小梁高，房间净高大.优化的结果：图26方案：业主、建筑专业、结构专业三方共贏四、其他结构措施：1.裙房与A、B、C座高层塔楼地上部分设抗震缝，地下可连成整体，基础可不设永久缝，施工期间设 置施工后浇带，待主塔楼结构封顶后再将后浇带浇筑封闭，以解决裙房部分与主塔楼之间的不均匀沉 降.还可以在裙房与主塔楼下采用不同的地基形式，塔楼下采用CFG复合地基或桩基，诺房下采用天 然地基。2首层10m高挑空大堂，对结构侧刚度削弱较多.而作为上部结构的嵌固端，承担着最大的地震力， 因此对抗震不利，解决措施：加大柱截面、设柱间支撑、采用钢骨检构件。五、裙房柱网跨度的优化：1. 裙

14、房部分功能为商业办公、机电设备用房、停车库等。地下四层为人防层。特点是使用荷载较大。柱网大跨度，带来大梁高，高配筋率。2. 柱网10. 7m*10. 7m.每林网停4辆牢，若改为8. lm*8. Im,每柱网停3辆车则梁高可减小.在相同建筑净高条件下，地下室埋深可减小，成本节约估算如下：地下室单层面积为15390 nf,周长546米，共4层，每层梁高按减了 200迦计算，共减少埋深800価， 节约土方成本：15390*0.8*25=30.8万元节约护坡成本：546*0. 8*980=42. 8万元各层楼板、梁、基础构件的截面及配筋也将有显著减少.虽然停车数量会珞有减少，但综合效益高.-297-