蘇州新城超高層酒店施工模擬分析

蘇州新城酒店結構高度222.55 m，為超B級高度的超高層建筑。有必要對結構進行施工模擬分析，觀察結構在重力荷載作用下豎向變形的變化，以準確評估重要構件在重力荷載作用下的內力變化，保證結構的安全度。

超高層建筑； 重力荷載； 施工模擬； 框架-核心筒

TU974 A

［定稿日期］2022-07-05

［作者簡介］嚴健剛 （1988—），男，本科，工程師，從事土木工程結構設計工作。

1 工程概況

本工程位于蘇州市高鐵新城南天城路南、澄陽路西，基地位置毗鄰蘇州高鐵北站，包括一棟60層高度222.55 m的酒店塔樓及2層的裙房組成，主樓部分3層地下室，其余地下2層，總建筑面積98 871 m2。建筑效果如圖1所示。 本項目集三星、四星、五星酒店為一體，并配套大型宴會廳。本文主要以酒店塔樓為例，介紹塔樓的施工模擬分析。

酒店塔樓和裙房均以地下室頂板作為嵌固端，設置100 mm寬的抗震縫從首層到裙房頂部將結構分為酒店塔樓和裙房2個獨立的單體。塔樓共60層，包括出屋面樓層3層，并含有4層避讓層（8層、21層、34層、47層）。其中1層層高7.3 m，2層層高6.3 m，3層層高3.9 m，4～32層層高3.4 m，35～56層層高3.6 m，4層避讓層層高在5.2～5.4 m不等，剩余樓層層高在3.0～5.9 m不等。塔樓建筑平面大致呈方形，等效平面尺寸為36 m×36 m。

結構設計使用年限為50年，抗震設防烈度為7度（0.10g），建筑場地類別為Ⅲ類，設計地震分組為第一組，場地的特征周期取：Tg=0.57 s（小震、中震），Tg=0.62 s（大震）。水平地震影響系數0.08（多遇地震），0.23（設防地震），0.50（罕遇地震）。基本風壓取0.45 kN/m2（重現期50年），位移計算按50 年一遇基本風壓，承載力計算按50 年一遇基本風壓的1.1倍，風振舒適度計算按10年一遇的基本風壓計算。

2 結構體系及結構布置

本工程酒店塔樓屬于超B級高度高層建筑，結構形式采用型鋼混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒結構（型鋼混凝土柱+混凝土框架梁及核心筒），結構高寬比為6.18，核心筒平面尺寸為16.4 m×16.4 m，核心筒高寬比為13.6。核心筒外墻截面最厚為1 100 mm，向上減小至350 mm，核心筒內墻從200～550 mm減小至200 mm。外圍框架柱距為5.0～7.6 m，地下2～19層采用型鋼混凝土柱，19層以上采用鋼筋混凝土柱。底層柱最大直徑為 1 300 mm×1 300 mm，向上逐步減小至 800 mm×800 mm。外框架主要梁截面為300 mm×1 000 mm～400 mm×800 mm，內框架主要梁截面為500 mm×750 mm～300 mm×750 mm。墻柱混凝土等級為C60～C40，梁板混凝土等級為C30。剪力墻地下1層至5層（底部加強區）采用特一級，地下2層及以下按層降低，其它均為一級；框架地下1層至頂層采用一級，地下2層及以下按層降低。主要結構布置詳見圖2、圖3。

3 施工階段劃分

施工順序假定：

（1）混凝土養護時間：7天。

（2）施工速度：核心筒、外框架均為每層7天，考慮到本項目外框主要為混凝土梁柱，所以按核心筒與外框同步施工劃分施工步。

（3）平均每層為一個施工步，主體結構施工共60個施工步。

（4）主體結構施工領先填充墻和幕墻20個施工步，第80個施工步完成填充墻及幕墻施工。

（5）主體結構、填充墻和幕墻施工完成后，在5個月內完成裝修及設備安裝（第81施工步），投入使用，即產生活荷載（第82施工步）。

（6）計算投入使用后10年（83施工步）、30年（84施工步）、50年（85施工步）的豎向變形和柱墻軸力變化情況。

4 材料參數

在施工過程模擬分析中，考慮混凝土材料的時變特性，選取歐洲規范 CEB-FIP（1990）模型，包括混凝土強度隨齡期的發展變化，以及施工過程中和后續使用過程中，混凝土的收縮和徐變。

對于 CEB-FIP（1990）模型中的參數，蘇州室外年平均濕度為 76%左右，考慮到結構主要處于室內，本項目計算時考慮環境年平均相對濕度取 70%，水泥類型取 5（普通水泥），開始計算混凝土收縮徐變時的混凝土齡期取為 3 天。

該模型下 C60 混凝土的收縮徐變和抗壓強度隨時間發展的曲線如圖4所示。

5? 施工步結果

施工步的豎向變形見圖5～圖8。

6 外框與核心筒長期豎向變形結果

考慮到本工程的對此性，選取KZ1和Q1 2個構件，分析構件的變形變化情況，核心筒選取J1作為變形觀測點（圖9）。

圖10、圖11為2個觀測點變形結果。

7 分析結論

由上圖可得到幾點結論：

（1）由于外框柱軸壓比大于剪力墻軸壓比，所以外框柱豎向變形值大于核心筒的豎向變形，最大變形差發生在 25層位置。

（2）由于混凝土在高應力下收縮和徐變發展，隨著時間推移外框柱與核心筒的變形差會逐年增加，結構內力會產生一定程度上的重分布。

（3）框架柱與核心筒剪力墻豎向差值最大值在 7～8 mm，施工適當加強配筋。

綜上所述，超高層建筑有必要對結構進行施工模擬分析，觀察結構在重力荷載作用下豎向變形的變化，以準確評估重要構件在重力荷載作用下的內力變化，保證結構的安全度。

參考文獻

［1］ 建筑抗震設計規范： GB 50011—2010［S］. 北京： 中國建筑工業出版社，2010.

［2］ 高層建筑混凝土結構技術規范： JGJ 3—2010［S］. 北京： 中國建筑工業出版社，2011.

［3］ 混凝土結構設計規范： GB 50010—2010［S］. 北京： 中國建筑工業出版社，2011.