东莞某小区塔楼结构设计

杨璧毓

摘 要：文章对东莞某小区塔楼的结构设计进行了梳理和总结，包括上部塔楼、地下室等设计内容。在满足规范要求的各项性能指标同时，结构平面布置简洁、竖向传力直接，具有充分的承载能力、刚度和延性。

关键词：结构设计；基础；超长地下室；塔楼

1 工程概况

本工程位于东莞市地位于东常平镇；周边环境：。总用地面积：19855.9平方米；容积率2.5。

本项目建筑物为1#楼、2#楼、3#楼三栋住宅楼、6#商住楼（由6-1#楼与6-2#楼组成）四栋商住楼，层数24～26层、塔楼高79m，设1层地下室，地下室底板埋深约5.4m；4#楼、5#楼、7#楼三栋商业楼，2～3层。

本工程结构的设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，结构重要性系数γo=1.0。抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为6度。设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。设计基本地震加速度值为0.05g，多遇地震水平地震影响系数最大值为0.08，反应谱特征周期Tg=0.35秒，阻尼比为0.05。基本风压值为0.55kN/m2（n=50），承载力放大系数为1.1。地面粗糙度类别为B类。

2 结构体系

剪力墙结构体系刚度大，容易满足小震及风荷载作用下高层建筑结构的位移角刚度指标。地震作用下剪力墙变形小，破坏程度低，可以设计成延性剪力墙。结合剪力墙优点及考虑到住户建筑使用效果，1#、2#、3#及6#住宅楼、商住楼均采用剪力墙结构。

4#、5#及7#商业楼为多层，考虑结构经济型，均采用框架结构，主要功能为商业、停车库及设备用房。

3 结构布置

现以3#住宅楼为例进行分析。如图1所示。在满足结构竖向及水平承重条件下，剪力墙多布置在住宅建筑分户隔墙上，以便满足对后期住户使用装修要求。除布置剪力墙核心筒外，剪力墙多布置于结构四周，以增强结构抗扭性能。同时满足剪力墙轴压比要求，本工程5层以下剪力墙墙厚为300mm厚，其余楼层为200mm厚。

梁截面主要采用200×600、200×500、250×500等，尽量减少梁高以增加住宅室内净高。

本工程梁板跨度为2.5m～6m左右。楼板除特别需要外（设备机房层）均为构造配筋。建筑为考虑立面及采光效果，在结构角部设置角窗，对结构整体不利，角部无竖向构件约束，仅靠悬挑梁提供的弱约束，对结构的整体抗扭性不利，为加强约束，在角窗位置楼板加厚成150mm，楼板取双层双向拉通，另在角部设置楼板高暗梁约束，加强楼板的整体性及牢固性。

4 计算分析

本工程采用PKPM中的satwe软件，1～5层定义为底部加强层，考虑5%偶然偏心及双向地震，水平地震影响系数取0.08，风荷载体形系数取1.4，连梁刚度折减系数取0.06。

4.1 嵌固端选择分析。嵌固部位关系到结构计算模型与实际受力状态之间的符合程度，涉及到构件内力和位移计算，高层建筑一般选择地下室顶板为上部结构的嵌固部位。规程第5.3.7条明确规定“当地下室顶板作为上不结构嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的两倍”。本工程先按嵌固端在地下室顶板进行计算分析，从计算输出结构可知X向2.44，Y向为2.05，均能满足规范要求，因此嵌固端选择在地下室顶板处是合理的。

4.2 最大层间位移角和层间位移比。本工程为剪力墙结构的高层建筑，在正常使用条件下，结构应具有足够的刚度，来满足结构的承载力、稳定和使用要求，这就要对结构的位移进行控制，不超过广东省高规规定的限值。实际的计算结果如下：X方向最大层间位移角为1/972，本工程最大位移与层平均位移的比值为1.11；最大层间位移与平均层间位移的比值为1.48；Y方向最大层间位移角为1/1518，最大位移与层平均位移的比值为1.18，最大层间位移与平均层间位移的比值为1.30。虽然满足《规范》第3.4.3条要求，但超过规则扭转1.2倍的限值，表明本工程存在平面扭转不规则性。

4.3 剪重比。满足《规范》第5.2.5条强制性条文的规定。

5 地下室结构布置

地下室只有一层，功能为停车库及设备用房，结构形式为框架。地下一层为底板（防水板），底板厚取为400mm。地下室柱网为8.1m×8.1m，因地下室顶板考虑施工堆载和园林覆土，荷载较大综合结构安全及经济性，采用井字梁板体系布置。

地下室相关构件截面及混凝土强度等级分别为：首层梁截面主要为300×700、250×800、600×900；框柱截面主要为600×600、700×700；侧壁厚为300mm。首层结构梁板的砼强度等级为C30；框架柱（塔楼墙柱除外）砼强度等级为C30，天然扩展基础、桩承台、底板、地梁混凝土强度等级为C30，抗渗等级P8。

本项目地下室超长（长度约为150m）且不设缝，裂缝控制是重点。通过采取相关措施解决超长混凝土的温度和收缩问题：（1）设置后浇带，间距控制在40～45m，带宽800mm；（2）底板和地下室顶板采用通长筋加附加筋的配筋方式；（3）混凝土适量添加粉煤灰，并采用60天龄期作为地下室砼强度的设计等级，降低水灰比，严格控制砂石骨料的含泥量；（4）控制混凝土的水化热，施工前计算水化热所产生的温度差，并采取可靠措施将施工阶段混凝土的内外温差控制在25C以下；（5）大面积混凝土建议采用分块跳仓浇筑，以减少施工期间的温度收缩应力，较厚构件则应分层浇筑；（6）拆模后及时对混凝土进行保护，避免混凝土长期日晒雨淋。

6 结语

由于建筑使用功能的要求，使得本工程剪力墙布置有一定局限性，存在平面扭转不规则现象。所以结构设计中对结构选型、构件布置进行了优化和调整，对可能出现的薄弱部位采取了加强措施，在满足规范要求的各项性能指标的同时，做到平面布置简洁、竖向传力直接。结构具有充分的承载能力、刚度和延性。

参考文献

[1] GB50223-2008.建筑工程抗震设防分类标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 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.

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