杭州某超高層辦公樓結構布置及斜柱設計

王宇緯 周建爐 王佳 金鑫 馬躍

摘要：杭州某辦公樓建筑高度145 m，結構高度130 m，結構存在斜柱等較多不規則項，屬于超限高層建筑。結構采用鋼框架（矩形鋼管混凝土柱）+鋼筋混凝土核心筒結構體系。文章對結構采取合適的抗震性能目標，針對結構的斜柱超限項，進行抗震性能化設計，并采取合理的措施對結構進行加強。結構合理、可靠，滿足預期抗震性能目標。

[作者簡介]王宇緯（1989—），男，碩士，工程師，從事結構設計工作。

1 工程概況

本工程位于杭州市余杭區未來科技城，由2棟高層塔樓組成，兩塔樓標準層一致，僅下部裙房有差別，但體型基本相似，本文以1#塔樓為例進行介紹。1#塔樓功能為商務辦公，建筑高度145 m，結構高度130 m，地上建筑面積約7×104 m3。地上29層以辦公為主，地下3層地下室以車庫為主，結構模型及建筑效果圖如圖1所示。1#樓建筑使用人數約6 500人，為標準設防類（丙類建筑），主樓結構安全等級為二級，結構重要性系數為1.0。

抗震設防烈度為6級，核心筒抗震等級為二級，框架抗震等級為三級，場地類別為Ⅱ類。塔樓結構嵌固端為地下室頂板。地震作用及阻尼比見表1，本工程基本風壓選取50年重現期的風壓值（0.45 kN/m2）進行計算，承載力計算時風荷載的增大系數取1.1。地面粗糙度類別為C類。

2 結構布置及特點

結構體系采用鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結構，采用鋼管混凝土柱，核心筒自下而上尺寸無突變。結構豎向抗側力構件上、下連續貫通。最大高寬比（按主要屋面標高130 m計算）為4.7，小于規范限值7;核心筒高寬比為12.9，略大于規范限值12。結構總高度小于對應體系高度限值（200 m）。

樓蓋采用鋼梁+鋼筋桁架樓承板體系。裙房2層～5層樓板中部開大洞，其他層樓板均較為完整。標準層結構長66.6 m，寬28.2 m，長寬比較大，長向迎風面較大，同時核心筒位置偏離中心，平面較不規則，塔樓模型位移比小于1.4，大于1.2。標準層平面布置如圖2所示。

塔樓西側6～9層由于建筑立面造型，需要通過斜柱轉換3顆柱子，上有21層樓，斜柱方案中斜柱采用矩形鋼管混凝土柱，斜柱區域受力較復雜。

結構存在斜柱等較多不規則項，屬于超限高層建筑[1]，綜合考慮，抗震性能目標選用“C”，即多遇地震下結構達到性能水準“1”的要求，設防烈度地震下達到性能水準“3”的要求，預估罕遇地震下達到性能水準“4”的要求[2-4]，斜柱及相應拉梁定義為關鍵構件，對斜柱進行抗震性能化設計。

3 斜柱設置

塔樓西側見圖3、圖4，在6～9層之間設置斜柱，斜率約1∶1.7，上、下部樓層采用直柱。斜柱采用鋼管混凝土柱，截面為800 mm×800 mm×30 mm（內灌C60混凝土），鋼材為Q420C，與斜柱相連斜柱頂底樓拉梁為H650×400×60×60，鋼材為Q420C。

4 斜柱設計

斜柱及拉梁為關鍵構件，對于斜柱的設計策略：

（1）設計斜柱及其頂底拉梁構件時，不考慮樓板的有利作用，保證斜柱和拉梁在豎向荷載作用下滿足承載力設計要求;同時驗算中震組合下斜柱及拉梁滿足抗剪彈性，抗彎不屈服。控制斜柱和水平拉梁的利用率不超過0.8。同時拉梁伸至核心筒，核心筒內設型鋼，保證傳力有效性。

（2）斜柱頂底樓板設計，按照彈性分析樓板應力水平進行設計并作構造上加強。

軟件驗算結果見圖5，從圖中可以看到，斜柱及橫梁在豎向荷載作用及中震組合下利用率均小于0.8，能保證結構安全可靠。

根據樓板有限元分析結果，對于斜柱區域樓板加強措施：樓板厚度加至150 mm厚，樓板配置雙層雙向鋼筋12@100 mm，該措施能保證樓板中震不屈服，斜柱上、下層結構樓板也適當加強構造措施。

5 結論

（1）對該塔樓的項目概況、結構布置及相應特點進行了介紹，本項目塔樓為超限高層。

（2）結構存在斜柱等較多不規則項，抗震性能目標選用C，斜柱及斜柱相關拉梁定義為關鍵構件。

（3）斜柱采用矩形鋼管混凝土結構形式，以提高結構的抗震性能。嚴格控制斜柱和拉梁的應力比，按考慮樓板失效的小震彈性（含風荷載）、考慮樓板失效的中震不屈服進行包絡設計，以保證足夠的安全度。

（4）斜柱區域樓板為保證中震不屈服，樓板厚度加至150 mm厚，樓板配置雙層雙向鋼筋12@100 mm。

（5）通過以上工作，斜柱、斜柱相關拉梁、相關區域樓板能夠滿足C目標，結構合理、可靠、安全。能做到小震不壞、中震可修、大震不倒。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. 超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點：建質[2015]67號[S].

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. 高層建筑混凝土結構技術規程：JGJ 3-2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. 建筑抗震設計規范：GB 50011-2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. 組合結構設計規范：JGJ1 38-2016[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. 鋼結構設計標準：GB 50017-2017[S].北京：中國建筑工業出版社，2017.