【结构精品案例】深圳某网络科技大厦主楼超限高层及副楼单边大悬挑结构

备注：本人接受布丁的邀请，不定期给结构设计同行分享一些内容，虽然都不是原创的，看到觉的不错就拿过来分享给大家！
最近也和大家一样，准备这是不是可以换一份设计的工作，大家有什么好的想法可以留言一起讨论！现在坐标广东，设计院画图员一枚！

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1工程概况
本工程位于深圳市福田区，由主楼和副楼组成，其中主楼为超高层办公楼，副楼主要功能演播厅及辅助用房。

该项目总建筑面积为15.08万m2，其中地上9.97万m2，地下5.11万m2。从室外地面算起，主楼结构高度为205m，共43层，首层层高为6m，标准层层高为4.3m，属于高度超B级建筑。副楼屋面高度为47m,地上共9层，层高:首层6m，2层5.1m，3～7层5.2m，8层4.3m，9层5.650m；悬挑桁架从第7层至屋面层由核心筒及外框架伸出，悬挑长度达36.65m，桁架高度达15m。建筑效果图及建筑剖面图分别见图1，2。

图1 建筑效果图

图2 建筑剖面图

地面以上主楼与副楼间设一道防震缝；地面以下设5层地下室，地下1层层高为5.7m，地下2层层高为3.9m,地下3层和地下4层层高均为3.8m，地下5层层高为4.15m,地下室底板标高为-21.300m，地下5层均为车库，地下室不设结构缝。地下第5层局部设甲类二等人员掩蔽防空地下室，防护级别为核6常6，生化级别丙级。

2结构体系
2.1 主楼核心筒的布置方案
主楼体型规则，沿全高无立面收进，结构高宽比为5.36。主楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构。核心筒外包尺寸为35.8m×13.1m，核心筒高宽比为15.8，为扁长矩形核心筒。核心筒布置方案见图3），该方案通过弱连梁将一个大筒体拆分为两个由弱连梁连接的小筒体，有效地解决了因核心筒X，Y向的长度相差较大而导致结构X，Y向刚度相差过大的问题，从而通过强弱连梁实现结构的耗能机制和耗能次序。

图3 主楼标准层结构平面布置图

2.2 主楼抗侧力体系及楼盖体系
主楼三分之一高度以下采用型钢混凝土柱，以上采用钢筋混凝土柱（图4），截面尺寸由底部1.65m×1.65m逐渐减小至顶部0.9m×0.9m，混凝土强度等级由底部C60逐渐减小至顶部C30，钢骨为十字形截面，最大钢板厚度为50mm，钢材采用Q345B。核心筒外墙底部厚度X向为850mm，Y向为650mm，逐步减薄至顶部X向500mm，Y向450mm；核心筒内部墙体厚度从底部400，300mm，逐渐减薄至顶部300，200mm。楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构，标准层边框梁高1000mm，内框梁高800mm，梁宽度为800～400mm。楼板采用钢筋混凝土楼板，厚度为110～140mm。

图4局部建筑效果图

2.3 副楼结构体系及传力机制
副楼采用框架-核心筒混合结构体系，采用方钢管混凝土柱和钢骨混凝土剪力墙核心筒，外框架通过钢梁与核心筒相连，外框架共有8根截面尺寸为1.4m×1.4m的钢管混凝土柱，此8根钢管混凝土柱在地下室部分变化为截面1.4m×1.4m的钢骨混凝土柱，核心筒剪力墙外筒墙体厚度为1.2m。所用钢材有Q345B和Q420GJC，墙柱混凝土强度等级为C60，梁板混凝土强度等级为C40。结构三维模型见图5，悬挑桁架立面见图6。

图5 结构三维模型图

图6 悬挑桁架立面图

悬挑层上、下的结构平面图分别见图7，8，其中沿悬挑方向（X向，平行于A轴）布置四榀桁架（图7），在垂直于悬挑方向（Y向，垂直于A轴）的远端设置一榀起协调作用的桁架（桁架三），悬挑桁架由H型钢组成，上、下弦杆截面最大高度为1000mm，腹杆截面最大高度为700mm。核心筒内采用钢筋混凝土梁板，核心筒外采用钢梁及钢筋桁架组合楼板，核心筒内板厚130mm，核心筒外除8层板厚100mm外，其余均为130mm，楼板在大洞口及弱连接部位配置加强钢筋，同时在悬挑层设置楼板平面内水平钢支撑，以提高结构水平方向的承载力。

图7 悬挑层以上结构平面布置图

图8 悬挑层以下结构平面布置图

通过平行于悬挑方向的4榀桁架将大悬挑部分竖向及水平作用传至核心筒及外框柱，同时通过斜腹杆（图9）将桁架部分荷载作用传至核心筒，最终由核心筒和外框柱传至基础。

图9 结构局部剖面图

3抗震构造措施
3.1 主楼抗震构造加强措施
（1）全楼抗震等级按一级采用，适当提高核心筒剪力墙分布筋的配筋率。
（2）对于连接双核心筒的弱连梁，其承载力为抗弯控制，抗剪承载力富余较大，同时配置加强箍筋及横向拉筋，提高该处连梁的变形能力。

（3）底部第2层由于建筑双层柱廊要求，结构楼板缩进，形成边框柱跨两层高。柱计算长度l为14m，l/b（b为柱宽）为8.5>4，为中长柱，其稳定系数接近于1，具有很好的延性。为了提高1～2层结构的侧向刚度及水平承载力，采取了加大底部两层墙体厚度和加大边框柱截面的措施。

（4）工程无竖向不规则，无抗剪承载力突变，无楼层质量不均匀，除顶部局部平面不规则外无平面不规则；无扭转不规则，除个别楼层外，其余楼层的扭转位移比均在1.2以内；通过改变柱尺寸、剪力墙厚度、采用剪力墙开洞口等方式逐步缩短剪力墙长度，使结构刚度由下至上逐渐均匀减小，不出现刚度突变。

（5）工程双筒的连梁配筋取小震作用下两端刚接和两端铰接的较大值。

3.2 副楼结构性能化设计措施
（1）为提高剪力墙连梁的延性，在连梁中配置型钢，并加强其腰筋及箍筋配置（配筋率不小于0.4%且不小于计算配筋）。
（2）在核心筒剪力墙中配置型钢，一是为了承担部分剪力及弯矩；二是与墙体竖向钢筋共同承担拉力。
（3）为使结构具有较好的塑性变形能力，结构仍然按高延性设计，核心筒及框架柱抗震等级为一级，钢构件抗震等级为二级。

4副楼关键节点设计
悬挑桁架从混凝土核心筒及外框柱伸出，第7层E，B点（图7）处节点交汇杆件达11根，节点受力比较复杂。悬挑桁架下弦杆根部弯矩非常大，尽管钢材已采用Q420GJC，但板厚仍超过100mm，基于此提出了解决桁架根部局部弯矩过大的新型节点，见图10。此节点通过对工字形截面翼缘板加下挂板的方式，变相增加了翼缘板的宽度。此种做法一是可以减小板厚，降低焊接难度；二是相对于箱形截面其便于焊接和混凝土浇捣。
图10 典型节点三维图

5基础设计
根据场地岩土工程勘察报告，本场地在5层地下室开挖后，基底已落在强风化层或中风化层，强风化层顶面标高为-21.88～-9.91m。因此本工程基础主要采用人工挖孔灌注桩，桩端以中风化花岗岩作为持力层，局部微风化层较浅处以微风化层为持力层，部分位置采用天然基础，仍以中风化花岗岩为持力层。副楼地下5层墙柱在大震下仍然有拉力，故在基础设计时，综合考虑抗浮，设置了抗拔桩及抗浮锚杆，锚杆嵌入中风化或微风化层。场地不存在液化土层，地下水对混凝土具有弱腐蚀性，对钢筋具腐蚀性。

6结语
主楼工程通过采用弱连梁连接的双核心筒方案成功解决了结构X，Y向刚度差异大的问题，实现了合理的耗能机制和耗能次序，既使结构体系合理，又满足了建筑功能及结构经济性的要求。并且由于采取了相应的抗震加强措施，使结构达到了三水准的抗震设防目标。5层地下室部分采用无梁楼盖，减少了土方开挖，加快了施工速度，屈曲分析结果表明其稳定性是可靠安全的。
副楼单边大悬挑长度远远超常规结构，其设计具有比较大的挑战性。针对其特殊复杂的结构体系,采取了一系列特殊结构分析，提出了解决局部弯矩的新型节点。

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