一.工程簡介
　　項目位于珠海市拱北口岸以北的海濱上，與澳門隔海相望，由一棟超五星級酒店和四棟高尚住宅組成，立面猶如海上揚帆，造型飄逸優(yōu)美，富有詩意。場地面積42179m2，建筑面積約21萬m2。其中的中心酒店是一幢建筑面積，地下室三層，商業(yè)裙樓四層，地面以上45層，高度為190m。平面為長x寬=62.915~50.236x25.175m的向上漸變縮小矩形，高寬比7.6，長寬比2.5，由電梯井和樓梯間組成的筒體長x寬=18x11m。詳圖A~C。
　　二.結(jié)構(gòu)方案概念設(shè)計
　　核心筒邊長與樓蓋平面邊長比值為0.4和0.52，核心筒面積與整個樓蓋平面面積相比，比值為0.21，樓蓋與核心筒的平面尺寸及比例均在結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理范圍內(nèi)[8][9]。根據(jù)現(xiàn)有建筑方案，因為建筑物臨近海邊，客房最大可能地布置在臨海一邊，筒體設(shè)置在另一側(cè)，形成核心筒偏置。高層建筑結(jié)構(gòu)，核心筒是主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，理想的位置應(yīng)該是建筑物的中心。因此結(jié)構(gòu)必須解決由于筒體偏心引起的不利影響。
　　結(jié)構(gòu)設(shè)計方案一：核心筒采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，作為結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件，承擔(dān)風(fēng)力、地震作用引起的水平荷載，承受其自身和部分樓面豎向荷載，框架采用鋼結(jié)構(gòu)，承但建筑物樓面主要豎向荷載，樓面水平構(gòu)件采用鋼框架梁和組合樓蓋。鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是大幅度減輕建筑物自重，構(gòu)件截面較小，建筑使用空間較大，結(jié)構(gòu)具有良好的耗能性。缺點是工程造價較高，由于臨近海邊，鋼結(jié)構(gòu)的防腐防銹顯得更加重要。
　　結(jié)構(gòu)設(shè)計方案二：核心筒采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，作為結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件，承擔(dān)風(fēng)力、地震作用引起的水平荷載，承受其自身和部分樓面豎向荷載，其余豎向構(gòu)件采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，承但建筑物樓面主要豎向荷載和部分水平荷載，樓面水平構(gòu)件采用混凝土樓板結(jié)構(gòu)或鋼框架梁和組合樓蓋。鋼管混凝土柱具有抗壓抗剪承載力高、塑性好、抗震性能優(yōu)越等優(yōu)點。缺點是梁柱節(jié)點構(gòu)造較復(fù)雜，施工較困難。
　　結(jié)構(gòu)設(shè)計方案三：采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，是目前國內(nèi)運用最多和最成熟的結(jié)構(gòu)體系。但由于本工程是超高層建筑，核心筒偏置，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)顯著;建筑物臨海面房間建筑不允許設(shè)置縱向較長剪力墻，因此本工程采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在較多困難，不予考慮。
　　對結(jié)構(gòu)方案進行比較后，選擇鋼筋混凝土核心筒與鋼管混凝土柱混合結(jié)構(gòu)，利用剛度很大的鋼筋混凝土核心筒抵抗絕大部分水平荷載，利用鋼管混凝土柱延性和抗震性能好的特點，形成鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)體系，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》11.1.2條有關(guān)混合結(jié)構(gòu)高層建筑的最大適用高度要求。
　　三.本工程結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計方案
　　1) 矩形平面，雙向抗側(cè)剛度不均勻。
　　平面為長x寬=62.915~50.236x25.175m的矩形，混凝土筒體長x寬=18x11m，長向剛度比短向剛度大，水平荷載作用下主要使短向抗側(cè)力剛度滿足要求即可，依靠本工程的核心筒容易滿足。
　　2) 核心筒偏置。
　　結(jié)構(gòu)平面剛心與質(zhì)心相差較遠，水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯。
　　高層建筑的電梯、樓梯間，絕大多數(shù)可以利用組成抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如果設(shè)置在建筑物平面的核心處，形成核心筒，是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常采用的結(jié)構(gòu)型式。但是本工程建筑設(shè)計為了獲取最好的臨海使用平面位置和空間，將電梯、樓梯放置在建筑平面的邊緣。核心筒偏置，由此引起結(jié)構(gòu)平面剛心與質(zhì)心不一致，在風(fēng)力、地震作用等水平荷載作用下，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯。
　　3) 東立面三層斜柱。
　　東立面外圍柱從首層到三層向外傾斜，垂直高度9.600m，水平外伸量約為5.540m，與水平夾角約60o;然后從第三層到頂層緩慢向內(nèi)傾斜，傾斜角為85o，從三層到40層的高度為154m，水平縮進量約為13.700m。傾斜外圍柱在三層由外傾斜轉(zhuǎn)折成內(nèi)傾斜，由于斜柱止于首層，如何解決斜柱產(chǎn)生的水平分力成了不同于常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點，設(shè)計的思路是利用首層、二層、三層的框架梁、柱，形成閉合剛性框架，將水平力通過拉、壓梁桿件與框架柱形成內(nèi)力自平衡。詳圖一、圖三。
　　4) 局部樓層層高較高，形成薄弱層。
　　29層層高9m，而相鄰標準層層高4m，形成了明顯的抗側(cè)力薄弱層。為加強該層抗側(cè)力剛度和抗剪承載力，減少層間剛度突變引起的位移、扭轉(zhuǎn)偏大;擬將該層設(shè)計為加強層，沿外圍柱間布置斜向鋼支撐，與鋼管樁形成外圍桁架。斜向鋼支撐型式可以采用“V”或“X”型式。
　　加強層設(shè)置雖然能有效解決本層結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度不足，位移、扭轉(zhuǎn)偏大的問題，但是其帶來的不利因素也是明顯的，結(jié)構(gòu)剛度和內(nèi)力沿高度發(fā)生突變，加強層所在樓層的上、下相鄰層的柱子剪力和彎矩發(fā)生突變，在地震作用下內(nèi)力突變部位可能出現(xiàn)受剪破壞和柱端塑性鉸，與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計概念是不符的，因此在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計上必須進行詳細計算與分析，采取可靠的加強措施才能保證結(jié)構(gòu)的整體安全。詳圖一、圖四。
　　5) 26層超高位結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。
　　26層以上南面平面向內(nèi)收進2.5m~5.0m，外圍柱必須進行托柱轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換層以上樓層約20層;轉(zhuǎn)換層常用結(jié)構(gòu)方案是采用梁式轉(zhuǎn)換。
　　作為結(jié)構(gòu)方案的討論，本工程采用斜柱托換的結(jié)構(gòu)方案，利用跨層斜柱進行托換，通過“△”閉合框架的傳遞途徑將上部荷載傳給下部柱子。與梁式轉(zhuǎn)換相比，斜柱轉(zhuǎn)換傳力途徑直接可靠，但對建筑使用影響大，斜柱與豎向柱節(jié)點結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工不便，實際工程采用很少。詳圖五。
　　四.結(jié)構(gòu)計算結(jié)果
　　本結(jié)構(gòu)方案計算采用PKPM的SATWE和PMSAP分別計算，計算結(jié)果詳表一(僅列SATWE計算結(jié)果)。
　　表一

計算程序	SATWE
自振周期 （秒）	T1	4.24	T1/Tt=0.70
	T2	3.93
	Tt	2.95
地震作用	基底總剪力 QO（kN）	X向: 441571.9	Y向: 1320152.4
	剪重比 QO/Wt（%）	X向: 1．40%	Y向: 1．49%
	最大層間位移 △u/h (位置)	X向: 1/987 （13層）	Y向: 1/1017 （17層）
風(fēng)荷載 作用	最大層間位移 △u/h (位置)	X向: 1/1198 （13層）	Y向: 1/567 （17層）
重力荷載代表值(構(gòu)配件自重+可變荷載組合值)	總重量       Wt(kN)	102237.188
	單位總量（kN/㎡）	17

　　從計算結(jié)果來看，考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)時地震作用下結(jié)構(gòu)的前三個振型是“平、平、扭”，第一振型平動系數(shù)是X+Y=0.98+0.00，扭動系數(shù)0.02，主要X向平動;第二振型平動系數(shù)是X+Y=0.00+0.97，扭動系數(shù)0.03，主要Y向平動;第三振型平動系數(shù)是X+Y=0.03+0.03，扭動系數(shù)0.97，扭轉(zhuǎn)為主。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期(Tt=2.95秒)發(fā)生在第三振型，與平動為主是第一自振周期(T1=4.24秒)之比為T1/Tt=0.70。
　　各樓層最大水平位移、層間位移與其平均值之比在工況Y+5%偏心時，13層以上均小于1.4，但13層及以下均大于1.4，最大為1.46，最大位移發(fā)生在左下角柱，不滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)4.3.5條要求，其余工況均滿足要求。根據(jù)上述情況，在左下部及右下部各增加一段Y向剪力墻，加強結(jié)構(gòu)Y向抗側(cè)力剛度，計算結(jié)果比較理想，在工況Y+5%偏心時，樓層最大水平位移、層間位移與其平均值之比最大為1.4。
　　29層層高9m，相鄰標準層層高4m，形成了明顯的抗側(cè)力薄弱層，雖然在該層外圍柱間布置斜向鋼支撐，與鋼管樁形成外圍桁架，結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比X向Ratx1=0.6403，Y向Raty1=0.6483，還是未滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)4.4.3條要求，但相差不大，薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.15。
　　結(jié)構(gòu)整體性穩(wěn)定計算結(jié)果：Y向剛重比 Ejd/GH2=2.96，Y向剛重比Ejd/GH2=2.94，均大于1.4，滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)5.4.4條要求。該結(jié)構(gòu)剛重比大于Ejd/GH2=2.7,可以不考慮重力二階效應(yīng)。
　　五.結(jié)語
　　本文從結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的角度及深度對工程進行討論分析，針對本工程結(jié)構(gòu)的特點及難度提出了結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
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