宜昌星光天地1#楼结构方案形成过程分析

宜昌星光天地 1 # 楼结构方案形成过程分析

吴华兵

宜昌三峡广博建筑设计有限公司， 湖北 宜昌 443000

摘要：宜昌星光天地1#楼标准层典型平面尺寸为52.3m x19.6m，地下3层，地上38层，建筑面积约为42000㎡，结构总高度为127.240m，为超高层建筑。该建筑方案总体呈长方形。采用合理的结构方案布置是实现建筑功能要求、确保结构安全、降低建设成本的关键环节。本文简要叙述了该超高层结构方案的形成过程，最终结构方案满足建筑使用功能的要求并得到业主及专家组的认可，且不属于超限高层。

关键词：超高层；框架剪力墙；结构方案

一、工程概况

宜昌星光天地1#楼项目位于宜昌市西陵区夷陵大道与胜利四路交汇处，主楼占地面积约为1600㎡，地下3层，地上38层，标准层典型平面尺寸为52.3m x19.6m，建筑面积约为42000㎡，结构总高度为127.24m，为超高层建筑。

在建筑使用功能方面，地下部分主要为地下车库及风机房等配套设备用房；地面以上部分，1~4层为裙房，主要建筑功能为图书市场，层高为5.2~4.5m；第5层及以上楼层主要为办公用房，标准层层高为3.05m，顶层层高为4.49m，第15层、第27层为避难层，层高为4.0m。建筑效果如图1所示。

图1 建筑效果图

二、初步方案阶段

1.建筑方案及特点

建筑典型平面布置如图2~3所示。此建筑方案平面主要有以下几个特点：（1）由于1~4层裙房的主要建筑功能为图书市场，要求柱距和层高均较大；（2）第5层及以上楼层主要建筑功能为高档办公，要求对外视野开阔，且层高较小；（3）楼梯、电梯等竖向通道集中偏向建筑平面一侧。

图2 1~4层典型平面示意图

图3 标准层典型平面示意图

2.初步结构方案

本项目位于宜昌地区，根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2015及《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010)(2016年版)，宜昌地区基本抗震设防烈度为六度；根据《建筑抗震设防分类标准》(GB50223-2008)，本项目建筑抗震设防分类为：标准设防类（丙类）；结构总高度为127.24m，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3-2010)，适用的结构体系有框架-剪力墙、剪力墙、筒体结构等几种。由于本案典型平面呈长方形且楼梯、电梯等竖向通道集中偏向建筑平面一侧，因此筒体结构并不适用；根据标准层平面的建筑功能分区，采用剪力墙结构是适用的，但较多的纵、横落地剪力墙对1~4层图书市场及地下车库的使用功能影响较大，需在第5层设置高位转换层，因竖向结构构件高位转换的代价较高，故而不予采用。综合考虑标准层及下部建筑使用功能的要求，本案结构体系拟采用框架-剪力墙。

因标准层层高仅为3.05m，为保证梁下净高，框架柱的布置原则为：在满足建筑使用功能及结构梁柱承载力的前提下优先考虑按7~8m的经济跨度布设柱网，以便减小梁柱截面尺寸，获得较大的使用空间。受标准层及下部建筑使用功能限制，建筑平面可布设剪力墙的位置十分有限，主要集中在楼梯间、电梯井区域及两侧山墙位置，但楼梯间、电梯井等适合布设剪力墙的位置集中偏向建筑平面一侧，这给结构布置平面刚度分布的均匀性带来很大的难度，初步考虑在1-B轴上1-7轴~1-12轴之间设置横向剪力墙来解决刚心偏离质心的问题。初步形成的结构方案如图4所示。

图4 初步结构方案标准层平面示意图

三、深化方案阶段

1.初步结构方案存在的问题

经设计项目组及业主共同探讨分析，初步结构方案主要存在以下两个问题：（1）在1-B轴上1-7轴~1-12轴之间设置的横向剪力墙对视野及采光影响较大；（2）1-2轴、1-18轴处剪力墙如落地则妨碍地下车库交通流线。

2.对结构方案的调整

将初步结构方案中1-B轴上1-7轴~1-12轴之间设置的横向剪力墙调整至建筑物边开间拐角处，在边开间侧面山墙上设置窗洞口解决边开间视野与采光的问题。另在1-2轴、1-18轴处一层以下采取局部小型转换结构解决地下车库交通流线问题。经采用中国建筑科学研究院PKPM结构计算软件初步结构试算并调整后，各项结构技术参数指标均满足相关规范及规程要求，且不属于超限高层。调整后的结构方案如图5所示。

图5 调整后的结构方案标准层平面示意图

3.业主及专家的意见

业主及专家组在听取了结构方案汇报后，权衡建筑使用功能、交通流线、施工难易程度、经济性指标等各方面利弊后认为该结构方案满足要求，施工图阶段可在满足结构性能要求的前提下进行适当优化。

4. 结论

结构方案设计要根据建筑的特点和要求确定准确合理的结构体系，结构布置要充分、系统地考虑建筑的使用功能、交通流线、施工难易程度、经济性指标等各方面因素，并不断调整完善，做到有理有据、合理合法。

【参考文献】

[1] 黄兆纬，蔡浩良等 津湾广场9号楼超限高层结构方案形成过程 [J].建筑结构, 2014，44(2) : 32-37.

[2] JGJ 3-2010 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.

[3] GB 50011-2010 建筑抗震设计规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2010.