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北京葛洲壩大廈辦公主樓結(jié)構(gòu)設(shè)計

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整體夜景照

1 工程概況

北京葛洲壩大廈位于北京市西大望路東側(cè)、大郊亭一街北側(cè)，總建筑面積為11.27萬m²。建筑效果圖見圖1，剖面圖見圖2。

圖1 建筑效果圖

圖2 建筑剖面圖

地上約8萬m²，由1幢辦公主樓、大堂門廳、2幢商務(wù)酒店和4層的裙樓組成，地下室3層，埋深15.6m。其中辦公主樓地上24層，主要屋面結(jié)構(gòu)高度117m，平面外柱軸線尺寸為44.1m×37.8m，核心筒外輪廓尺寸為27.0m×16.5m，1～3層層高為6m，標準層層高為4.5m。商務(wù)酒店地上24層，主要屋面結(jié)構(gòu)高度為73.42m，平面軸線尺寸分別為54.6m×13.8m和46.8m×13.8m。為保證辦公主樓嵌固端剪力在地下室頂板有效傳遞，地下室不設(shè)縫連成整體。本工程已于2014年5月全部竣工并通過驗收。

2 結(jié)構(gòu)選型

結(jié)合建筑平面及立面造型，辦公主樓采用鋼筋混凝土筒中筒結(jié)構(gòu)體系，外部密柱框架主要由鋼筋混凝土梁、柱組成，密柱截面尺寸為400×800，地上標準層密柱與底部大柱網(wǎng)采用型鋼混凝土梁、型鋼混凝土柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，如圖3所示；內(nèi)筒為鋼筋混凝土剪力墻。辦公主樓入口大廳為三層通高單跨框架，與裙樓通過防震縫分開；大廳采光屋面采用單向張弦梁鋼結(jié)構(gòu)（圖4）。純地下室采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

圖3 轉(zhuǎn)換構(gòu)件布置圖

圖4 張弦梁鋼結(jié)構(gòu)大廳屋蓋

3 關(guān)于是否為超限設(shè)計的界定

3.1 不規(guī)則情況

（1）辦公主樓外框筒密柱共78根，柱距2.1m（圖5）。其中南立面有12根柱在3層頂板處轉(zhuǎn)換為柱距8.4m，轉(zhuǎn)換柱采用型鋼混凝土柱，延伸至地下2層底板，其余外框筒柱在地下1層頂板處轉(zhuǎn)換為6.3m柱距。

圖5轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)平面布置圖

（2）由于辦公主樓2層南側(cè)局部樓板挑空，造成南側(cè)3個轉(zhuǎn)換柱成為雙向穿層柱，1個轉(zhuǎn)換柱及6個框筒柱成為單向穿層柱，穿層高度均為兩層。

（3）由于上述兩條局部不規(guī)則，導致在X向偶然偏心地震作用下，與轉(zhuǎn)換層相鄰的個別樓層的扭轉(zhuǎn)位移比超過1.2，其中1層最大為1.27、3層為1.26，相應的層間位移角分別為1/4 084和1/2 941。

此外，其他計算指標均滿足高規(guī)要求。

3.2 專家意見

專家認為：該結(jié)構(gòu)不落地框筒柱所承擔的靜力荷載和地震剪力均小于本層的10%，12根不落地框筒柱承擔的地震剪力僅占基底總剪力（按0.2V0調(diào)整后）的3%、承擔的靜力荷載面積僅占樓層總面積的7.9%；水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件距地面18m，占結(jié)構(gòu)總高度的15.3%。最后判定：該結(jié)構(gòu)屬于局部轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，規(guī)范的最大適用高度可不降低；該結(jié)構(gòu)不規(guī)則性相對較輕，不屬于超限高層建筑結(jié)構(gòu)。

4 抗震加強措施

通過計算分析，針對工程特點，在設(shè)計時采取了下列抗震構(gòu)造措施：1）轉(zhuǎn)換部位框架柱采用型鋼混凝土柱，提高了轉(zhuǎn)換柱的延性和承載力（圖6）；2）核心筒角部的約束邊緣構(gòu)件貫穿建筑物全高；3）在核心筒剪力墻約束邊緣構(gòu)件層與構(gòu)造邊緣構(gòu)件層之間設(shè)置兩層過渡層，過渡層邊緣構(gòu)件配箍特征值λ_v滿足0.10<λ_v<0.12；4)通過在大廳采光屋面合理布置屋面水平支撐來增加屋面剛度，使大廳扭轉(zhuǎn)位移比滿足高規(guī)要求，另外也為山墻抗風柱提供支座；5)適當提高剪力墻豎向鋼筋的最小配筋率；6）對于二層樓面局部挑空形成的不連續(xù)樓板，板厚增加至150mm，板鋼筋上下通長配置并提高配筋率，同時加強洞口邊梁，以加強樓板剛度，有效傳遞水平力；7）對于大堂以及二層樓面局部挑空形成的穿層長柱，設(shè)計方法為：剪力按同層短柱剪力取值，計算柱端彎矩，并按長柱計算長度核算穿層柱的承載力，提高結(jié)構(gòu)抗震安全性；8）因轉(zhuǎn)換層地震水平剪力有突變，為傳遞地震剪力，轉(zhuǎn)換層樓板（4層底板）做加強處理。