河北航空大厦工程结构设计

河北航空大厦工程结构设计

发表时间：2019-01-10T11:18:17.930Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第31期作者：石雁冲[导读] 本文详细阐述了河北航空大厦工程结构设计，包括地基基础设计、结构设计、主楼框架-双核心筒结构体系的设计、计算分析以及工程中新材料、新技术应用。

河北建筑设计研究院有限责任公司河北石家庄 050011 摘要：本文详细阐述了河北航空大厦工程结构设计，包括地基基础设计、结构设计、主楼框架-双核心筒结构体系的设计、计算分析以及工程中新材料、新技术应用。

关键词：地基基础设计；结构设计；框架-双核心筒结构；时程分析 1 工程概况

河北航空城基地航空大厦项目，建设地点位于石家庄市，由主楼、东、西配楼及地下车库组成。工程总建筑面积约10万m2，其中地上建筑面积约7.6万m2，地下建筑面积约2.4万m2，主楼地上31层，地下2层，大屋面高度为125.5m，总高度为138.6m；东、西配楼地上7层，地下2层，结构高度为30.7m；东西配楼之间为两层地下车库，地下室连为整体。建筑效果图见图1。

图1 建筑效果图

2 地基基础设计

2.1 地基基础设计

根据上部结构荷载分布特征结合地质情况，结合当地工程的设计经验，经过技术、经济、施工周期和施工难度等方面的深入比较确定基础方案为：

主楼基底标高为-14.100m，基础持力层为土层⑦层细砂，采用钻孔灌注桩+筏板，筏板厚度2400mm；桩直径为φ800，桩长为19.600m，桩端持力层为土层?层卵石，桩端进入持力层3.0～5.0m，灌注桩采用后注浆技术，其承载力特征值为4500kN。

配楼基底标高为-13.600m，基础持力层为土层⑦层细砂，为天然地基，基础形式为梁板式筏板基础；车库基底标高为-12.400m，基础持力层为土层⑥层粉土，采用天然地基，基础形式为柱下钢筋混凝土独立基础。

为减少主楼与配楼及车库楼间的基础差异沉降采取如下措施：在主配楼及配楼和车库相连接处设置沉降后浇带，通过沉降观测实测数据和沉降趋势确定后浇带浇灌时间；在施工图设计阶段采取“抗”的方法，对后浇带浇注后主裙楼沉降差产生的内力进行计算，提高结构设计的抵抗能力。

3 结构设计

3.1 结构设计基本概况

本工程结构设计基准期为50年，设计使用年限为50年。

地震作用：抗震设防烈度7度，地震加速度值0.1g，所属设计地震分组为第二组。

主楼结构安全等级二级，乙类建筑，抗震措施按8度考虑。东西配楼结构安全等级二级，丙类建筑，抗震措施按7度考虑。

主楼抗震墙抗震等级为特一级，框架抗震等级为一级；地基基础设计等级为甲级。

基本风压：主楼0.40kN/m2，东西配楼0.35kN/m2。基本雪压：0.30kN/m2。地面粗糙度为B类，标准冻深0.6m。±0.00相当于绝对标高81.200m，室内外高差为1.0m。

楼面主要活荷载标准值：办公室、会议室取2.0 kN/m2；客房取2.0 kN/m2；活动中心3.5kN/m2；多功能厅取3.5 kN/m2；餐厅取

2.5kN/m2；厨房取4.0kN/m2；走廊、门厅取2.5kN/m2；设备机房、电梯机房取7.0kN/m2；地下车库取4.0kN/m2。

3.2 结构体系

主楼和配楼及地下车库自基础以上分开，主配楼之间设双墙，缝宽300mm内填中粗砂，配楼和地下车库连为整体。

主楼主体结构采用现浇钢筋混凝土框架-双核心筒结构体系，属A级高度钢筋混凝土高层建筑。楼盖体系为现浇梁板结构。在楼、电梯间交通核部位布置抗震墙，为减小扭转效应在6轴、13轴处设四道剪力墙，钢筋混凝土核心筒作为主要抗侧力结构体系，外围框架作为抗震第二道防线，形成双重抗侧力结构体系。

主楼竖向构件上下连续贯通，二层由于南北两侧门厅垂拔高度的要求，部分楼板缺失呈哑铃型，且有效楼板宽度为13.6m，小于该层楼面宽度的50%，属平面不规则。

配楼主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构，设少量抗震墙。

3.3 构件截面尺寸及强度等级

核心筒是本工程主要抗侧力结构构件，承担主要的水平荷载，核心筒外墙底层厚度为600mm，自下而上其厚度变阶三次分别为500mm，450mm，350mm；筒体内墙厚度为400mm、300mm、250mm不等。底层框架角柱及中柱截面分别为1200mm×1200mm，1100mm×1100mm，上部各层分段减少至900mm×900mm、800mm×800mm。现浇混凝土核心筒墙体、框架柱的强度等级由C60沿竖向分四次变化至C30，与构件截面变化相协调，使结构竖向刚度均匀、连续无突变。

楼板：地下室顶板厚180mm，一般楼层板厚为100～110mm，局部板厚120mm、140mm，屋顶板厚140mm。在刚度变化大的楼层处，加大板厚，加强楼板刚度，如楼梯间，楼板厚度取120mm。

4 结构计算分析及论证

计算软件和计算模型

本工程结构的整体计算分析采用中国建筑科学研究院编制的2010年版《多层及高层建筑结构三维分析与设计软件》SATWE及国际通用设计软件ETABS进行上部结构电算。

主要计算参数：

1）抗震设防烈度为7度，场地类型为Ⅱ，结构阻尼比取0.05。

（2）分别采用振型分解反应谱法和时程分析法计算结构响应，各振型贡献按CQC组合。

（3）采用与实际情况相符的模型进行整体分析。

（4）弹性时程分析所取地面运动最大加速度为35gal，选取一条人工波、两条自然波进行地震加速度时程分析。

反应谱法计算结果及分析：

扭转周期比满足要求，有效质量系数满足要求。

层间位移角以及位移比均满足要求。结构的层剪力沿竖向分布无明显突变，满足规范要求。

结构相对抗侧刚度（等效剪切刚度）比满足要求。

时程法计算结果及比较与分析，时程法计算得到的最大层间位移值略小于反应谱法的计算值。

每条时程曲线计算所得结构底部剪力不小于振型分解反应谱法计算结果的65%，三条时程曲线计算所得结构底部剪力平均值不小于振型分解反应谱法计算结果的80%。时程法计算结果与反映谱法计算结果基本吻合，且略小于反应谱法计算结果，符合设计标准的有关要求。

5 结语

本工程结构受力构件布置基本均匀对称，建筑沿竖向没有明显的收缩和外伸，受力分析各项指标满足现行规范和规程的要求。结构抗震构造措施按8度设防设计，进行了小震、中震作用下的内力及变形计算，并对结构的薄弱部位采取了加强措施，保证建筑结构具有良好的抗震性能，安全可靠。

参考文献

[1]高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]建筑抗震设计规范：GB 50011—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]空间网格结构技术规程：JGJ 7—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.