新鸿基南京CBD项目混合结构楼盖体系的比较分析

胡青松 叶成浩 潘东辉

(迈进建筑工程设计有限公司,广东深圳 518033)

新鸿基南京CBD项目混合结构楼盖体系的比较分析

胡青松 叶成浩 潘东辉

(迈进建筑工程设计有限公司,广东深圳 518033)

本文比较了新鸿基CBD项目的两种混合结构方案。该项目写字楼高度约251.9m,采用框架-核心筒混合结构,部分外框架柱内倾,高区核心筒角部缺失,楼盖可采用钢梁或型钢梁,通过这两种楼盖方案的比较得到以下结论:型钢梁在抗震、造价和后期维护方面占优,钢梁在工期上有优势。目前超高层普遍采用混合结构方案,很多分析工作都集中在这两类楼盖梁的比较上,本文的研究对混合结构楼盖的选择有参考价值。

框架-核心筒结构;混合结构;型钢混凝土梁;钢梁;楼盖

一、工程概况

南京新鸿基发展(中国)有限公司投资建设的新鸿基河西CBD项目工程位于南京河西CBD二期商务区,该项目为集办公、酒店及商业为一体的综合商业广场。项目占地面积约26300m2,由写字楼、两栋公寓式酒店、裙房及整体地下室组成,其中写字楼主体高度约251.9m,裙房高度约30m,地下室3层,埋深19.3m,其中地下一层层高7.3m。本文主要研究写字楼的结构体系,对采用两种不同材料的楼盖和竖向结构体系结构的抗震指标和经济指标进行比较。

本工程设防烈度为7,场地为 III类场地,设计分组为第一组。强度计算的基本风压为0.45KN/m2,层间位移计算时采用0.40KN/m2,基本雪压为0.75KN/m2,填充墙容重采用12kN/m2。

写字楼高度为251.9m,超过高规的B级高度的适用范围,高宽比为251.9/48=5.2,长宽比接近1.0,核心筒最大高宽比为251.9/26=9.7。竖向构件有两个特点,一是有一半的柱子(东面和南面)半数柱在中高位置向内倾斜,满足建筑立面上逐渐内收的要求,从剖面上看该倾斜斜度小于1:10,二是高层区域核心筒不完整,核心筒收掉东南和西北两个角,减少核心筒占用的面积,以提高有效的办公空间。

本结构主要问题在于高度超限,框架-核心筒结构体系具有较好抗震性能,而且满足建筑功能布局要求。由于主体结构超过高规的规定的B级高度,特别是核心筒缺角不连续,若采用钢筋混凝土框架将很难通过抗震审查,为保证工程进展顺利必须采用混合结构,而且型钢柱也可以有效减少底部框架柱的尺寸。混合结构的楼盖系统(核心筒外楼盖)可采用钢梁或型钢混凝土梁。由此产生两套结构方案:一是钢梁和型钢混凝土柱组成的框架——核心筒结构(以下简称钢梁体系),二是型钢混凝土梁和型钢混凝土柱组成的框架——核心筒结构(以下简称型钢梁体系),下面将就这两个结构体系进行分析。

钢梁体系刚度偏小,需设置加强层才能满足风荷载作用下的层间位移角的要求,根据建筑功能在31层和45层设置加强层。

二、结构方案比较

1、构件尺寸

楼盖系统分为核心筒筒内和筒外两个区域,筒体内为钢筋混凝土梁板,筒体外的楼盖不管采用钢梁还是型钢梁方案,每开间(框架柱距约为9m)可布置一根次梁或两根次梁,故形成间距为4.5m和3.0m的两个子方案,四个方案的主要构件尺寸列于表1中,3.0m的结构平面布置图见图1。为方便比较,两种混合楼盖采用不同次梁间距时框架梁截面保持不变,略增大竖向构件尺寸以满足层间位移角的要求。

图1 结构平面布置图

表1附后

2、抗震分析比较

采用satwe及etabs分析以上四个方案,以上尺寸均能保证构件截面不超筋,型钢应力比不超限。根据抗规对不规则性的规定,由于钢梁方案设置了加强层,带来构件间断和承载力突变两项不规则,无疑加大了设计的难度。

3、材料用量及其他方面比较

根据上述方案对混凝土量、钢材量和桩数进行统计,列于表2。特别注意的是型钢梁体系的钢材用量约只有钢梁的60%,但总重只比钢梁多12%左右,型钢梁体系刚度大,风荷载作用下最大位移角是钢梁的70%90%。

在施工方面钢梁施工简便,速度快,型钢梁方案设计工作量大,图纸多,施工技术要求高,施工麻烦,施工周期远超过钢梁体系。

防火抗火方面型钢梁有优势,钢材包在混凝土内部,无需抗锈蚀抗火灾处理,省去长期维护的麻烦。

另外江苏地区的超限审查往往倾向于钢梁楼盖体系,采用型钢梁方案时抗震审批时可能受阻,需予以注意。

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注:采用钻孔桩,桩径1.2m,扩底1.7m,长度约为47米,入中风化岩层3.5米。

三、结论

钢梁和型钢混凝土柱组成的框架—核心筒结构和钢混凝土梁和型钢混凝土柱组成的框架—核心筒结构的优缺点可归纳如表3。

因此从抗震、造价和后期维护费用的角度型钢梁体系较优,从工期的角度钢梁方案较优,以上结论均已向甲方说明,建议甲方根据投资和工程进度安排选择合适的方案。

[1]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

TU0

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1008-7508(2012)09-0018-02

东莞理工学院教改项目——弹性力学课程可视化教学的创新研究,项目编号:莞工教[2012]33号。项目负责人:潘东辉,主要参与人:马崇武、童兵。东莞理工学院基金项目——配筋灌孔混凝土砌块砌体剪力墙抗震承载力的理论模型,项目编号:ZN100027。项目负责人:潘东辉,主要参与人:于国友。

2012-06-07

胡青松(1971～),湖北人,迈进建筑工程设计有限公司工程师,研究方向:结构设计及超限咨询;叶成浩(1974～),江西人,深圳市励时建筑设计有限公司,研究方向:钢结构设计;潘东辉(1974～),广东人,东莞理工学院博士,研究方向:建筑工程研究。