天安云谷产业园公寓楼超限高层结构设计（1）

1 工程概况

天安云谷公寓楼项目位于深圳市龙岗区坂田街道，南临雪岗北路，东临居里夫人大道北延段，场地北侧邻坂李大道及防洪渠，场地占地面积约8.8万m 2 ，交通便利，总建筑面积约78万m2。其中公寓楼建筑面积约为5.3万m 2 ，主要功能为住宅。建筑主体高度为174.3?m，地上部分层数42层，采用剪力墙结构体系。公寓楼首层层高6.0?m，2层、3层、4层层高4.5?m，5层层高7.0?m，6~11层、13~23层、25~33层、35~42层层高均为3.9?m，12层、24层、34层层高为5.1?m（避难层）。地下室共3层，主要用于地下车库及配电设备用房。地下1层层高为4.65?m，地下2层及地下3层层高为3.4?m。建筑概况如图1所示。

     

图1　塔楼效果图

2　结构主要设计参数

本项目主要设计参数见表1。主要楼面永久荷载、可变荷载等取值执行相关规范要求。根据工程地震钻孔及其他地质勘察资料显示，本场地地下没有软土层，因此可以不考虑软土震陷问题。本场地未发现有较大规模的断裂构造，可不考虑断裂错层对地面建筑的影响，同时场地不考虑地震崩塌、滑坡和泥石流对工程的影响。

表1　主要设计参数

     

3　结构体系与布置

公寓楼建筑高度174.3?m，裙楼高度范围内采用框架–剪力墙结构体系，裙楼以上采用剪力墙结构体系（ x 方向为框架剪力墙结构体系），楼盖采用普通混凝土楼板。

在裙楼以上塔楼呈回字形平面，每层楼板有规律地设置洞口，沿高度方向形成3层立面凹口，存在楼板薄弱板带。建筑外围尺寸为56.4~48.2?m，塔楼的高宽比为3.6（±0.000标高处）。本塔楼主要的特点是开设洞口较多。

建筑要求南、北方向的剪力墙在5层局部无法落地，采用局部切角处理如图2所示。各层剪力墙的布置情况如图3所示，剪力墙厚度见表2。

     

图2　南、北方向5层剪力墙立面示意

     

图3　剪力墙编号示意

表2　各标高段剪力墙厚度

     

4　地基基础设计

根据地勘报告提供的地质情况，同时结合工程实际，本工程塔楼基础采用人工挖孔灌注桩与筏形基础，均以微风化花岗岩为持力层，桩径为1.2~2.0?m，筏板厚2.5?m，基础平面布置如图4所示。 

     

图4　基础平面布置示意

5　超限检查与性能目标的确定

5.1　超限检查

本工程公寓楼的建筑高度超过JGJ?3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》（简称高规）表3.3.1–2（B级高度）规定的高层建筑的适用高度，同时超过了《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》（建质〔2015〕67号）附件1表1的适应高度。本工程采用剪力墙结构体系，规范对此类结构在7度区的高度限值为120?m，本工程塔楼混凝土屋面标高为174.300?m，高度超出上述规范限值45?%。

根据《高规》与GB?50011—2010《建筑抗震设计规范》（2016年版）（简称抗规）判断结构存在扭转不规则、楼板不连续、竖向抗侧力构件不连续等不规则情况。

5.2　抗震性能目标

本工程总体性能目标定为C级。采用基于性能的抗震设计方法，结构体系中各部分构件的抗震性能目标见表3。

表3　结构构件抗震性能目标

     

6　地震作用分析

6.1　小震分析

根据《高规》要求，至少采用两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力位移计算，本工程采用盈建科建筑结构设计软件系统与多层及高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE进行对比分析。上述两种软件均适用于结构体型复杂的工程。由于结构平面开设较大洞口，所以结构整体分析求扭转位移比时采用刚性楼板假定，其他整体指标计算时采用分块刚性楼板假定。结构内力分析及以后施工图设计阶段进行构件配筋设计时，均采用弹性楼板模型进行结构计算。弹性时程分析采用SATWE软件计算。地震作用下楼板应力分析采用midas Gen进行计算。

上部结构嵌固部位设于地下室顶板。考虑双向水平地震，单向水平地震作用下考虑了偶然偏心的影响。周期折减系数为0.90，振型数SATWE取24、YJK取24，使振型参与质量大于总质量的90?%。连梁刚度折减为0.70（风荷载控制时取0.8），混凝土中梁刚度增大系数按规范取值，计算参数选取时考虑了框架梁端弯矩调幅，与梁扭矩折减影响。主要计算结果见表4。

表4　主要计算结果