湖南日报传媒大厦结构方案设计

二、结构设计
1 工程概况
本工程为湖南日报集团开发湖南日报传媒大厦，包含一栋超高层写字楼、自用办公楼以及和配套商业裙房。

超高层写字楼，地下4层、地上54层，局部55层，建筑上部结构平面长、宽、高为42.000mX42.000mX218.100m。

地上1~5层层高5.400m, 标准层层高3.900 m,建筑高度218.1m。

自用办公楼，地下4层、地上24层，建筑上部结构平面长、宽、高为
71.400mx46.200mx95.400m,地上1 ~5层层高5.4000 m, 标准层层高3.600, 建筑高度95.4m。

配套商业地下4层，地上5层，1~5层层高5.4米，总高27.000米
2 设计依据
2.1 自然条件
1）基本风压、基本雪压：
基本风压基本雪压
W。

=0.35kN/㎡（50年重现期）W。

=0.40kN/㎡（100年重现期）S。

=0.45kN/㎡（50年重现期）S。

=0.50kN/㎡（100年重现期）
2）抗震设防烈度；
该工程场地为地震设防烈度为6度区，设计基本地震加速度为0.05g；设计地震分组为第一组。

2.9 本工程初步设计所遵循的标准、规范、规程：
名序名称代号
1 建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001
2 建筑抗震设防分类标准GB50223-2008
3 建筑结构荷载规范GB50009-2001（2006年版）
4 混凝土结构设计规范GB50010-2010
5 砌体结构设计GB50003-2001（2003年局部修订）
6 多孔砖砌体结构技术规范JGJ137-2001（2003年局部修订）
7 建筑抗震设计规范GB50011-2010
8 建筑地基基础设计规范GB50007-2002
9 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010
10 建筑桩基设计规范JGJ94-2008
11 钢结构设计规范GB50017-2003
12 型钢混凝土组合结构技术规程JJ138-2001备案号J130-2001
13 高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程CECS230:2008
14 矩形钢管混凝土结构技术规程CECS159:2004
15 建筑钢结构焊接技术规程JGJ 81-2002/J218-2002
16 钢结构防火涂料应用技术规程CECS24:90
17 低合金高强度结构钢GB/T1591
18 高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98
19 地下工程防水技术规范GB50108-2008
21 建筑工程设计文件编制深度规定2008年版
22 现浇混凝土空心板楼盖结构技术规程
标准
CECS-2004
23 工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-2008
3 建筑分类等级
3.1 54层超高层：
建筑结构的安全等级二级地基基础设计等级甲级
建筑抗震设防类别乙类地下室防水等级一级
建筑物耐火等级一级
3.2 普通办公楼以及配套商业：
建筑结构的安全等级二级地基基础设计等级甲级
建筑抗震设防类别丙类地下室防水等级一级
建筑物耐火等级一级
4 主要荷载（作用）取值：
4.1风荷载、雪荷载：
基本风压地面粗糙度体型系数基本雪压
W。

=0.385kN/㎡
（60米以上高层）
W。

=0.350kN/㎡
（60米以下高层）
B类 1.4 S。

=0.45kN/㎡4.2屋面及楼面均布活荷载标准值
类别活荷载标
准值
（kN/㎡）
组合值系数
Ψc
频遇值系数
Ψf
准永久值系数
Ψq
屋面不上人屋面0.5 0.7 0.5 0 上人屋面 2.0 0.7 0.5 0.4
楼面
办公室楼 2.0 0.7 0.5 0.4 会议室 2.0 0.7 0.6 0.5 食堂.餐厅 2.5 0.7 0.6 0.5 公共洗衣房 3.0 0.7 0.6 0.5 商场 3.5 0.7 0.6 0.5
人流密集的
走廊、门厅、
楼梯间
3.5 0.7 0.5 0.3 公共卫生间
4.0 0.7 0.5 0.4 电梯机房7.0 0.9 0.9 0.8 库房
5.0 0.9 0.9 0.8
4.3地震作用
抗震设防烈度设计基本地
震加速度值
设计地
震分组
场地特
征周期
建筑场地
类别
结构阻
尼比
地震影
响系数
6度(规范) 0.05g 第一组0.35(s) II类场地0.05 0.04
6度(评估) （超高层）0.05g 第一组0.35(s) II类场地0.05
需要做
地震安
全性评
估报告
4.4温度作用：
根据工程所在地区的气象资料统计，综合考虑混凝土的收缩、徐变，建筑保温、覆土、施工期等因素，本工程温度作用的温差取值如下：
地下室：±12°，露天构件：±25°，室内构件：±15°
5 工程地质及基础设计
需要勘察单位做地质勘查,待定。

6 上部结构设计
6.1 54层超高层写字楼上部结构设计：
6.1.1 抗侧力结构体系
54层超高层写字楼结构形式采用混合框架-钢筋混凝土核心筒的框筒结构, 钢筋混凝土剪力墙核心筒作为抗侧力结构，为第一道抗震防线，外围的框架为第二道抗震防线。

建筑平面尺寸为为42.00米X42.00米，核心筒尺寸为19.80米X19.80米，高度218.100m,建筑的高宽比为5.19，核心筒的高宽比为11.0，属于高规中的混合结构,高度未超过高规表11.1.2的规定（220米）。

6.1.2 楼板结构体系
外围框架柱采用钢管混凝土柱，框架梁的主要跨度为10.8米，梁采用型钢梁，楼板采用现浇楼板。

型钢梁与核心筒铰接，与钢管柱刚接。

详下图1和2
图1 标准层结构平面布置图
图2结构轴侧图
6.1.3 抗震等级
结构体系和抗震等级详见下表：
子项名称结构体系
抗震等级
地下室抗震等级底部加强区
范围
框架剪力墙
地下一层
框架, 剪
力墙
地下一层以
下框架,
剪力墙
54层超高层框筒结构二级一级同上层二级-1～5层
6.1.4 标准层平面及梁、柱、墙、板截面
标准层平面是一个42.00mX42.00m的矩形平面，核心筒尺寸为19.8mX19.8m，外围柱网中心尺寸间距为8.4m，下表是建筑物构件截面尺寸。

柱的截面尺寸需满足抗震设计时柱的轴压比0.85限值的要求，此外需满足高层各项指标以及建筑功能的使用要求。

经过初步试算，底部外框架角柱L1400X1000X40，外框边柱口1200X1400X40。

核心筒的尺寸需满足抗震设计轴压比0.5限值以及抗侧移等指标的要求。

初步试算内筒的外墙为700~1000，内筒的内墙为350。

框梁尺寸为净跨度的1/18~1/22 , 周边框梁H650x300x12x20，内部框梁为
H600x300x10x20。

楼板厚度为100~150mm。

6.1.5 结构在常遇地震下的弹性计算（SATWE程序）
结构自振周期（前6个振型）
振型周期（S）转角平动系数（X+Y）扭转系数
1 5.35 110.09 1.00 ( 0.12+0.88 ) 0.00
2 4.91 20.01 1.00 ( 0.88+0.12 ) 0.00
3 3.75 12.25 0.00 ( 0.00+0.00 ) 1.00
4 1.16 177.6 0.99 ( 0.99+0.00 ) 0.01
5 1.08 87.74 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00
6 0.73 17.44 0.01 ( 0.01+0.00 ) 0.99
经综合判定：Tt/T1=0.70
结构自振振型（前6个振型）
第一振型第二振型第三振型
第四振型第五振型第六振型
抗倾覆验算结果
抗倾覆弯矩Mr 倾覆弯矩Mov 比值Mr/Mov 零应力区（％）X风荷载30588364.0 1683186.9 18.17 0.00
Y风荷载30588364.0 1683187.5 18.17 0.00
X地震29686726.0 1373773.2 21.61 0.00
Y地震29686726.0 1451956.9 20.45 0.00
结构整体稳定验算结果
X向刚重比Ejd/GH**2=2.83
Y向刚重比Ejd/GH**2=2.93
该结构刚重比Ejd/GH**2大于1.4，能够通过高规（5.4.4）的整体稳定验算
该结构刚重比Ejd/GH**2大于2.7，可以不考虑重力二阶段效应
风荷载和地震作用下的弹性位移角
风荷载作用下的弹性位移角地震作用下的弹性位移角地震作用下（偶然偏心）
楼层最大位移/楼层
平均位移X方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向
1/1250 1/1250 1/1950 1/1955 1.06 1.05
基底的地震剪力、有效质量系数、剪重比及总重
基底地震剪力（kN）有效质量系数剪重比地上总重
X方向X方向X方向Y方向X方向Y方向
141365.34 t 9448.24 9985.95 98.02 97.4 0.65 0.72
楼层刚度比
楼层 1 2 3 4 5 6
X向本层刚度与下层刚度比值 1.0 0.95 1.0 1.0 1.0 1.21
Y向本层刚度与下层刚度比值 1.0 0.95 1.0 1.0 1.0 1.21
6.1.5 结构性能设计步骤及性能目标
（1）分析步骤
虽然建筑未超过高规表11.1.2的规定（220米），但考虑到抗震安全以及造价经济的要求，本单体拟采用抗震性能设计方法，满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防要求，主要分三步进行分析：常遇地震下的弹性计算（含弹性时程）、中震计算、罕遇地震下的动力弹塑性时程计算。

动力弹塑性时程分析法不仅能即时的得到结构上各点的位移、加速度、内力及结构底部剪力时程，还能考虑塑性铰、材料刚度退化的影响，实时的模拟地震荷载荷载作用下结构的真实响应。

（2）性能目标
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）条文3.11.1条，结构的抗震性能目标分为A、B、C、D四个等级，抗震性能分为1、2、3、4、5五个水准，每个抗震性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应。

见下表：
各抗震性能水准可按下表进行宏观判别：
综合抗震抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等因素，将结构的抗震性能目标定为C类：小震时结构完好、无损伤；中震时轻度损坏，大震时中度损坏，结构整体不坍塌。

结合以上抗震性能目标，具体深化到各个构件：
地震烈度多遇地震设防地震罕遇地震
性能等级没有破坏可修复损坏无倒塌
承载力参考指标常规设计完好轻微损坏中等破坏，承载力降低少于
10%。

层间位移角指标1/550 -------- 1/132
核心筒墙底部加强
部位
弹性
抗剪弹性，压弯
及拉弯弹性
满足抗剪截面控制条件，允许出
现弹塑性变形，破坏程度轻微
主要构件性能参考指标体
一般部位弹性不屈服
满足抗剪截面控制条件，允许出
现弹塑性变形，破坏程度可修
复，保证生命安全连梁弹性允许进入塑性
满足抗剪截面控制条件，出现弯
曲塑性铰
外筒钢管柱弹性
底部加强区：
弹性；其余部位：
中震不屈服
允许出现压弯或拉弯塑性铰，破
坏程度可修复并保证生命安全钢梁弹性允许进入塑性
允许进入塑性变形，破坏程度可
修复并保证生命安全
节点不先于构件破坏，保证节点承载力
6.1.6 主要结构材料
(1) 钢筋、钢材
结构用钢筋的性能指标应符合抗震性能指标的要求:
所有梁，板，柱钢筋采用HRB400级钢筋，应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）的规定。

全部钢材采用Q345GJCZ15、Q345GJCZ25钢材，应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和碳、硫、磷含量及冷弯试验的合格保证；钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85; 钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率应大于20%。

(2) 混凝土
墙、柱C60→C40 地下室外墙混凝土抗渗等级为P12级
梁、板C40→C30 地下室底.顶板混凝土抗渗等级为P8级
楼梯同楼层梁板
6.1.7 超高层写字楼结构分析结论
超高层写字楼采用的结构形式为框筒结构，框架梁采用型钢梁，框架柱采用钢管柱，其建筑的高度和体型均满足现行规范要求，并将通过多种计算模型分析，以求达到结构形式技术先进，建筑造价经济。

6.2 24层自用办公楼
6.2.1 抗侧力结构体系
自用办公楼地上24层，建筑上部结构平面长、宽、高为71.400mx46.200mx95.400m, 建
筑的高宽比为2.06。

抗侧力体系采用框架—剪力墙结构，利用建筑中间部位的楼梯及电梯间做剪力墙，形成主要的抗侧力结构体系，外围的框架为第二道抗震防线。

6.2.2 楼板结构体系
框架梁的主要跨度为8.4米，梁采用混凝土梁，楼板采用现浇楼板。

6.2.3抗震等级
结构体系和抗震等级详见下表：
子项名称结构体系
抗震等级
地下室抗震等级底部加强区
范围
框架
剪力墙地下一层
框架,剪
力墙
地下一层以
下框架, 剪
力墙
24层自用办公楼框架剪力墙
结构
三级
三级三级
四级-1～2层
6.2.4 标准层平面及梁、柱、墙、板截面
柱的截面尺寸需满足抗震设计时柱的轴压比0.9限值的要求，此外需满足高层各项指标以及建筑功能的使用要求。

经过初步试算，底部框架柱1000X1000（混凝土柱）剪力墙的尺寸需满足抗震设计轴压比0.6限值以及抗侧移等指标的要求。

初步试算墙体为350~200。

框梁尺寸为净跨度的1/8~1/15
楼板厚度为100~150mm。

6.2.5主要结构材料
(1) 钢筋
结构用钢筋的性能指标应符合抗震性能指标的要求:
所有梁，板，柱钢筋采用HRB400级钢筋，应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）的规定。

(2) 混凝土
墙、柱C45→C30 地下室外墙混凝土抗渗等级为P12级
梁、板C35→C30 地下室底.顶板混凝土抗渗等级为P8级
楼梯同楼层梁板
6.3 配套商业
6.3.1 抗侧力结构体系
抗侧力体系采用框架结构，
6.3.2 楼板结构体系
框架梁的主要跨度为8.4米，梁采用混凝土梁，楼板采用现浇楼板。

6.3.3抗震等级
结构体系和抗震等级详见下表：
抗震等级地下室抗震等级
子项名称结构体系
地下一层以
框架地下一层框架
下框架配套商业框架结构三级三级四级
6.3.4 标准层平面及梁、柱、墙、板截面
柱的截面尺寸需满足抗震设计时柱的轴压比0.85限值的要求，此外需满足高层各项指标以及建筑功能的使用要求。

经过初步试算，底部框架柱700X700（混凝土柱）框梁尺寸为净跨度的1/8~1/15
楼板厚度为100~150mm。

6.3.5主要结构材料
(1) 钢筋
结构用钢筋的性能指标应符合抗震性能指标的要求:
所有梁，板，柱钢筋采用HRB400级钢筋，应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）的规定。

(2) 混凝土
墙、柱C45→C30 地下室外墙混凝土抗渗等级为P12级
梁、板C35→C30 地下室底.顶板混凝土抗渗等级为P8级
楼梯同楼层梁板
7 结论与深化建议
7.1 结论
（1）安全、经济、有效的体现了建筑与结构的统一
（2）使用舒适，符合建筑功能的需要
（3）提供最大的使用面积和宽阔的视野空间
7.2 建议
建筑结构方案有待进一步解决的问题有：
（1）使用ETABS和MIDAS进行常遇地震下的复核验算
（2）节点方案：考虑节点传力直接、受力合理、构造简单、施工容易（3）中震不屈服设计
（4）弹性时程以及动力弹塑性时程分析（MIDAS软件）
（5）结构优化设计。