南宁龙光世纪结构设计

南宁龙光世纪结构设计

关文活

奥意建筑工程设计有限公司广东深圳518031

摘要：南宁龙光世纪中心建筑高度378.00m，采用钢管混凝土框架-核心筒结构体系。比较分析了不同材料的楼盖体系对结构的技术指标、经济及施工周期等的影响及结构选型依据。介绍超限审查中的一些疑难问题处理及加强措施。

关键词：超限高层；加强层；结构选型

1工程概况

南宁龙光世纪中心集合了商业、办公、酒店、公寓等多项功能的复杂超高层综合体，总建筑面积约38万平方米，包括1#、2#两座超高层塔楼、裙楼以及地下室。1#塔建筑功能包括办公、酒店，2#塔建筑功能为公寓式办公，裙房为商业、影院及酒店配套餐饮等。地下室共四层，建筑功能为停车、酒店后勤用房及相关设备配套用房，战时地下四层用作为人防地下室。

本文主要介绍1#塔楼相关结构设计，龙光世纪中心1#塔楼建筑效果图见图1，建筑剖面见图2。

2结构主要特点

1#塔楼结构主体高度为354.20m，屋面花瓣顶点高度为378.00m。

超出《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中规定的6度区混合结构最大适用高度（220m）60.9%，为高度超限高层建筑。结构高宽比约为7.3，核心筒高宽比约为15，采用钢管混凝土框架-混凝土核心筒混合结构，沿建筑高度利用避难层共设置腰桁架及伸臂桁架2道。

建筑体型为正方形，如图3所示，平面尺寸约为48米*48米，外框架柱柱距为9.6米。框架梁与柱刚接，与剪力墙铰接；次梁与主梁及核心筒剪力墙均为铰接，计算时次梁考虑组合楼板作用。外框楼板采用钢-砼组合楼盖，核心筒内采用普通现浇混凝土楼板结构。

主楼采用钢管混凝土柱，钢管混凝土柱底层截面Ø1800x30mm，向上逐渐收缩至Ø1000x20mm，钢管柱内混凝土强度等级由底层C60降为顶层C40。由由于建筑立面需要，从63层至80层，外围框架柱向中心核心筒每层收进200mm形成斜柱。

钢结构主要材质为Q345B，钢板厚度≥40mm，时采用Q345GJB，伸臂桁架节点区采用Q390GJB。

核心筒底部剪力墙最大墙厚为1500mm，从下至上逐级收缩至500mm，混凝土强度等级由底层C60降低至顶层C40。

本工程采用SATWE及MIDASGEN软件进行小震及风荷载作用下的弹性整体计算分析及对比。主要计算结果汇总见表1。

3结构选型

3.1方案对比分析

在方案阶段，上部外框结构根据使用的不同材料进行了小震计算及经济性对比（注：方案中均未考虑伸臂桁架）

从表2，3可以看出，1）方案一刚度最大，但自重大，导致基础造价增加；且楼层框架梁较高，竖向构件尺寸大，建筑使用面积和净高为三个方案中最小的；2）方案二刚度适中，由于核心筒墙厚的减少使每层的使用面积多出8~10m2，净高比方案一增加100~150mm，缺点是节点构造较为复杂；3）方案三为多数300m以上超高层采用的结构，自重较小，基础造价低，但刚度较小，自震周期较长。4）从施工角度上看，方案一施工速度最慢，方案二虽然采用了钢组合梁楼盖结构，但是梁柱节点构造复杂仍然会制约了施工速度；经测算，方案三可比方案一提前220d，工期缩短有利于建筑物及早投入使用，节约财务成本；5）经济性方面，方案三造价比方案一、二分别多出4460万元、1940万元；综上所述，方案三虽然比方案一和二造价高，但由于方案三工期短，其相应的时间成本和财务成本比较低，而且节约建筑使用空间，基础方案又经济，综合效益最好，故采用方案三作为实施方案。

3.2加强层敏感性分析

根据建筑功能，分别利用24F（层高7.3m），43F（层高6.8m）及62F（层高6.3m）三个避难层作为设置加强层的楼层。敏感性分析按加强层设置位置共分析四种情况，计算结果见表4.

由表4可知，由方案A到D逐步取消伸臂桁架及腰桁架后，结构刚度减小，结构周期增加到8.08s；位移增加到1/764；方案D的刚重比不符合规范要求；基底剪力略微减小。方案A~C的技术指标均满足《高规》要求，其中方案A中由于22层设置腰桁架会造成该层刚度突变，对结构抗震不利，超限审查时，专家组建议取消；而方案B和C技术指标差别不大，刚重比B比C大约4%，且方案C的Y向更接近规范限值，故实施方案保留一定富余度选择方案B。

4超限审查中几点问题及加强措施

结合本项目特点，在抗震超限专项审查时，专家组提出若干意见，其中加强设计方面有以下几点：1）伸臂桁架构件验算承载力时，楼板按零刚度考虑；2）结构周期偏长，最小剪力系数不满足规范要求，宜适当调整提高结构整体刚度，使不满足的最小剪力系数值和层数不超过15%；

3）小震按规范反应谱，在6s以后按平直段计算地震反应，阻尼比0.035；

综合专家组的意见和分析结果，本工程主要采取以下加强措施：

1）加强层及上下层楼板板厚设计为200，双层双向配筋并提高配筋率至0.5%；

2）提高加强层及上下层剪力墙墙体和边缘构件的配筋率；

3）在加强层及上下层筒体角部伸臂桁架交接处增加型钢构件，并提高伸臂桁架节点区钢材强度至Q390GJB作为安全储备；

4）底部加强区剪力墙在核心筒四角、及中间电梯间剪力墙两端设置钢骨，并适当提高底部加强区墙体配筋率；

5）在64层斜柱开始处，型钢梁按无楼板工况复核截面，楼板钢筋双层双向拉通并加强配筋；

5结束语

本工程地处广西南宁市，风荷载及地震作用均较小，竖向构件尺寸为结构轴压比控制，层间位移角富余较多。本文比较分析了几种结构体系的经济性、安全性，并对是否设置加强层的进行了分析。最后选择钢管混凝土框架柱-核心筒体系，楼盖采用钢梁组合楼盖体系。经过精心设计，各项技术指标均满足规范要求，对于薄弱部位得到有效加强，从而整体结构达到安全，经济。

参考文献：

[1]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]中华人民共和国建设部.建质[2010]109号超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点[S].2010.