合肥濱湖區徽商銀行后臺服務中心結構設計

胡 懿 （深圳市建筑設計研究總院有限公司合肥分院，安徽 合肥 230001）

1 工程概況

本工程地上8層，地下2層。地上1、2層層高為 6.00m，3～8層層高均為4.20m，結構主體高度為37.40m。

本工程抗震設防烈度為7度，基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第一組。建筑場地類別為Ⅱ類，抗震有利地段。由安評報告及皖震安評文件確定本工程場地特征周期為0.38s，水平地震影響系數最大值：多遇地震為0.085，中震為0.23。50年一遇的基本風壓為0.35kN/㎡，地面粗糙度為B類，50年一遇的基本雪壓為0.60kN/㎡。

2 鋼斜撐

由于本工程一、二兩層層高遠大于其上部樓層，且在三、四層設計了轉換桁架，造成樓層間剛度突變非常明顯，形成了軟弱層?？紤]到建筑的一、二兩層主要功能為餐廳、機房和消防控制室等，經過與建筑協商，在1、2層的樓梯間、消防控制室外墻面以及機房的外墻面等對建筑影響較小處設置穿層的交叉型鋼斜撐，建筑在鋼支撐處增設的防火門位置也結合了支撐的立面以使門洞避開鋼構件，此舉解決了結構軟弱層的問題。鋼斜撐截面：H600X350X24X24，Q235。

3 轉換桁架

圖1 1～2層斜撐布置圖

因本工程南側一層為入口大臺階，不允許豎向構件落地，從三層起，該區域為辦公室，一直到屋面層均有樓蓋。所以設計將3～4層間設置了整層的鋼結構轉換桁架，完成對上部5層結構（3跨×8.2m）的局部轉換。其中轉換桁架的上弦桿為型鋼混凝土梁，混凝土梁截面尺寸為700×1000，其鋼骨截面尺寸為H600×400×30×36；下弦桿及腹桿均為H型鋼，下弦桿截面尺寸為 H900×500×30×40，斜腹桿1截面尺寸為H600×400×30×30，斜腹桿3截面尺寸為H400×400×30×30，豎桿截面尺寸為 H400×400×20×24。鋼號均為Q345。

圖2 轉換桁架示意圖

圖3 轉換桁立面大樣圖

4 轉換桁架下弦區域樓蓋選擇

因轉換桁架底部距地下室頂板在12～16m之間，若將轉換桁架下弦區域樓蓋設計為現澆鋼筋混凝土樓蓋會給施工支模帶來很大困難，同時也會大幅增加該區域頂板的施工荷載，若處理不當可能會引起該區域頂板開裂?？紤]到上述不利因素，設計將與轉換桁架下弦桿相連接區域（8.2m·8.2m·3跨）的樓板按180厚壓型鋼板組合樓蓋設計，其主次梁均采用型鋼梁通預埋鋼板與混凝土主梁進行焊接連接。如此一來方便了現場進行吊裝、拼接工作，更是避免了此區域的高支模作業。主鋼梁GL-1截面：H600X300X24X30，次鋼梁截面GL-2:H500X250X16X20。壓型鋼板選型及組合樓蓋配筋如圖4所示。

圖4 壓型鋼板及組合樓蓋詳圖

5 結構分析

①抗震等級：本工程整體抗震等級取為二級，其中鋼支撐部位框架以及轉換桁架和轉換柱的抗震等級均提高一級，按一級進行設計。

②鋼支撐：設計設置的鋼支撐旨在增加樓層抗側剛度，并不希望其與混凝土框架結構共同承擔豎向荷載，因此鋼支撐可以隨樓層施工進行安裝定位，但必須在主體結構完工、各層荷載加載完畢后方可擰緊安裝螺栓。因此在設計過程中須單獨指定鋼支撐的施工次序為最后一道工序。

由于出現了混凝土框架柱和鋼支撐兩種形式的抗側力構件，設計對砼框架部分所承擔的地震作用按兩種模型（框架結構及框架-支撐結構）分別計算，并取包絡值進行設計，見表1。

③轉換桁架：考慮到施工單位吊裝能力，整層的轉換桁架很大可能會作為整體進行起吊安裝，故其荷載加載次序在設計中也需要單獨指定?？紤]轉換桁架的重要性，設計中按未考慮和考慮桁架平面外相連樓板約束的貢獻兩種情況，對其進行單獨計算與分析。

④補充的分析及驗算：除了上述的常規計算，設計還補充了轉換桁架在豎向地震作用下的驗算、時程分析、中震彈性和中震不屈服的驗算以及與桁架相連樓板的應力分析，因為考慮到本工程的鋼結構-混凝土結構共同工作，在地震計算的參數中還分別按鋼結構和混凝土結構的綜合阻尼比進行計算，并按材料區分阻尼比再計算的結果取包絡，又因《抗規》附錄G中要求的“鋼支撐-混凝土框架結構”阻尼比不應＞0.045，設計最后又以0.045的綜合阻尼比進行再驗算，最后進行包絡設計。

兩種結構模型計算指標對比 表1

各工況下桁架桿件軸力/kN 表2

雖然本工程結構形式較為復雜，但是通過在各類工況下的驗算和包絡設計，可以認為本工程的設計還是具備了一定的安全儲備。

6 節點構造

圖5 反應譜比較圖

圖6 時程分析結果

由于存在鋼結構和混凝土兩種材料，設計過程中必須考慮它們的連接問題：①鋼支撐與混凝土構件連接——在與其相連的混凝土構件中設置型鋼鋼骨；②轉換桁架與轉換柱的連接——在轉換柱中設置型鋼鋼骨；③轉換桁架上弦鋼梁與上部樓層混凝土柱的連接——在4～5層間的柱內設置型鋼鋼骨；④下弦鋼梁與混凝土樓蓋連接——設置壓型鋼板組合樓蓋。

正因為連接的需要設計了大量的型鋼混凝土構件，在設計中還必須充分考慮型鋼梁、柱內鋼筋的穿筋以及錨固問題。①梁兩側的縱向受力鋼筋應盡量繞開型鋼進行錨固，所以梁筋宜盡量選取大直徑鋼筋，以減少鋼筋數量。②為避免型鋼柱中的腹板開孔過于密集，可以設置斜向拉筋以避開鋼骨。③梁的中部鋼筋可焊接在型鋼柱上的鋼牛腿上，焊接長度雙面焊接10d（d為焊接梁縱筋直徑），同時還需要考慮到鋼牛腿的伸出長度對柱縱筋的影響。④鋼支撐與柱連接夾角為34.3°，該節點區域在地震作用下非常容易受到破壞，所以也不適宜在鋼支撐的腹板上開孔讓箍筋筋穿過，設計通過與在型鋼支撐上增設加勁板，將箍筋與其進行焊接。所有型鋼需要根據鋼筋的定位大樣進行開孔，并且要求開孔工作必須在工廠完成，不得在現場臨時擴孔。

7 結語

轉換桁架相比傳統的實腹式轉換構件具有自重輕、剛度小、美觀實用的特點。隨著公共建筑人們對多樣的空間需求越來越多，鋼結構和混凝土結構的組合結構形式也會越來越頻繁地進入結構設計師的視野。沒有經驗的施工單位在進行型鋼混凝土構件施工時會出現各種各樣的現場問題，節點處理不善還會留下很大的安全隱患。本工程正是在設計中充分考慮了吊裝、安裝、穿筋定位等施工的難點，補充了大量的節點和相關穿筋定位圖紙，保持與施工單位的密切聯系，才使得整個項目在施工過程中并未出現棘手的現場問題，整個工程質量也得到了保障。當前徽行C區已經通過驗收并投入使用，各分項評定及感觀質量均達到了設計要求，本項目所取得的經驗可供其他項目參考。

圖7 梁、柱連接及穿筋大樣圖

圖8 上弦節點連接及穿筋大樣圖

圖9 鋼筋位置圖

圖10 現場照片