无锡苏宁广场超限高层结构设计
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2 约 8. 3 万 m 。4 层地 下 室 2 2 2 2 2
2. 1 基础及地下室设计
不设缝连为一体 。 工程的建 筑 结 构 安 全 等 级 为 二 级， 地基基础设 设计使用 计 等 级 为 甲 级， 年限 50 年， 抗震设防类别 南 楼 层 9 及 以 上 为 丙 类，
图1 建源自文库效果图
80
。伸臂桁架采用贯穿剪力
墙的形式 。 加强层布置见图 3 。 南塔楼结构总高 168m ， 采 用 框 架 -剪 力 墙 结 构 。 剪力 墙 布 置 为 两 个 筒 体， 框 架 间 距 为 5 ～ 9m 。 因 筒 体尺寸 较 小， 加 之 建 筑 平 面 Y 向 尺 寸 较 短， 高宽比 很大， 达到 9. 5 ， 所以在两侧布置长墙以增强 Y 向 刚 度 。 筒体墙厚为 600 ， 两侧墙体 48m 以下为 800 厚，
Structure design of super highrise building of Wuxi Suning Plaza Jia Feng ，Zhu Xurong
（ Jiangsu Provincial Architectural Design and Research Institute ，Nanjing 210029 ，China ） Abstract ： Wuxi Suning Plaza is composed of two high-rise towers in south and north and a commercial podium which is extremely irregularly arranged. The system characteristics of the structure ， the principles and methods of aseismic EPDA calculation based on performance ，analysis and application of the wind tunnel test results ，overall computing results ， analysis results as well as the response strategy and measures that should be adopted in the weak members were introduced. Keywords ： super high-rise building ； ratio of height to width ； strengthened story ； calculating analysis
图3
北塔加强层模型
图4
南塔标准层布置
3
结构计算分析
3. 1 主要计算参数 3. 1. 1 风荷载 （ GB50009 —2001 ） ， 根据《建 筑 结 构 荷 载 规 范 》
2 无锡地区重现期为 50 年的风压值为 0. 45kN / m ， 重 2 现期为 100 年 的 风 压 值 为 0. 50kN / m ， 地面粗糙度
第 41 卷 第 4 期 2011 年 4 月
建 筑 结 构 Building Structure
Vol. 41 No. 4 Apr. 2011
无锡苏宁广场超限高层结构设计
贾 锋 ， 朱旭荣
（ 江苏省建筑设计研究院有限公司， 南京 210029 ）
［ 摘要 ］ 无锡苏宁广场项目由南 、 北两座超高层塔楼， 以及平面布置特别不规则的商业裙楼构成。着重介绍了工 程的体系特点， 基于性能的抗震设计原则和方法， 风洞试验结果分析和应用， 整体 计 算 结 果， 动 力 弹 塑 性 分 析 结 果， 以及针对工程中的薄弱环节所采取的相应对策和措施 。 ［ 关键词 ］ 超限高层； 高宽比； 加强层； 计算分析 中图分类号 ： TU355 文献标识码 ： A 848X （ 2011 ） 04007904 文章编号 ：1002-
［ 1］
图2
北塔楼标准层平面图
48m 以上为 600 厚 。 框 架 柱 也 采 用 型 钢 混 凝 土 柱， 到层 30 以上改 为 普 通 钢 筋 混 凝 土 柱 。 图 4 为 南 塔 标准层结构布置示意图 。 裙房 8 层， 局部 9 层， 高 47. 1m ， 采 用 框 架 -剪 力 主要利用楼梯电梯间做剪力墙， 框架柱网一 墙结构， 般为 8. 5m × 11. 2m 。 北 面 入 口 门 厅 上 部 空 间 跨 度 较大， 约 30m ， 采用单跨型钢梁 。 层 6 以上电影厅形 成 25m 以上大跨梁， 采用型钢混凝土梁 。
第 41 卷 第 4 期
贾
锋， 等 . 无锡苏宁广场超限高层结构设计
81
告提供 的 数 据 进 行 计 算 对 比 并 取 大 值 。 北 塔 楼 X Y 向取最不 向取最不利风向 角 150° 产 生 的 风 荷 载， 利风向角 90° 产 生 的 风 荷 载；南 塔 楼 X 向 取 最 不 利 Y 向 取 最 不 利 风 向 角 90° 风向角 0° 产 生 的 风 荷 载， 产生的风荷载 。 风向角定义见图 5 。
建
筑
结
构
2011 年
地下室在塔楼 与 裙 房 之 间 不 设 沉 降 缝， 通过控 在塔楼与裙房之间设置沉降后浇带， 制塔楼沉降量， 并采取控制后浇带 封 闭 时 间 等 措 施， 来调整塔楼与 裙房之间的差异沉降 。 由于地下室面积较大且未设 置伸缩缝， 为防止混凝土产生裂缝， 在混凝土中掺入 适量微膨胀 剂 （ 或 抗 裂 纤 维 ） ， 提 高 地 下 室 底 板、 楼 板和框架梁的钢筋 配 筋 率， 增加结构本身的抗收缩 能力 。 同时通过增设施工后浇带， 加强施工养护， 调 整粗骨料 大 小 、 水 灰 比 等 改 善 混 凝 土 的 收 缩 性 能。 经沉降计算， 最大沉降约 9cm ， 出现在北塔楼核心筒 中心区域 。 2. 2 上部结构 北塔楼采用混 合 结 构 （ SRC 柱 、 钢 梁 -钢 筋 混 凝 根 据 建 筑 功 能 的 需 要， 核心筒尺寸 土核心筒结构） ， 为 15. 9m × 24. 5m ， 核心筒的高宽比达到 18. 3 ；外框 建筑高宽比为 8. 10 。 核心筒外框剪 架柱距为 10m ， 力 墙 的 厚 度 由 底 层 的 1 100 mm 向 上 逐 渐 收 为 600mm 。 为了提高外框 架 的 延 性， 减小框架柱的截面尺 矩形框架柱采用型钢混凝土柱， 型钢含钢率按照 寸， 轴压比和整 体 刚 度 的 要 求 控 制 在 6% ～ 10% ； 底 层 框架柱截 面 尺 寸 为 1 800 × 1 200 ， 逐步收减截面尺 柱 寸至1 200 × 800 ；圆形框架柱采用钢 管 混 凝 土 柱， 截面尺寸由底 层 的 1 800 逐 步 收 至 1 200 ； 框 架 梁采用型 钢 梁 。 楼 面 采 用 压 型 钢 板 混 凝 土 组 合 楼 板， 标准层板厚 110mm ， 加强层上下层板厚 150mm 。 为了使混合结 构 体 系 更 好 地 发 挥 作 用， 在核心 筒的四个角部设钢骨混凝土暗柱 。 为减少核心筒后 期收缩徐变的影响， 在核心筒内的适当部位增设型 钢， 以增强核心筒 的 竖 向 刚 度 。 图 2 为 北 塔 楼 标 准 层平面图 。 为了增强结构 的 整 体 刚 度 、 减小水平荷载作用 41 ， 63 设备避难层设 下的变形， 外框架通过在层 25 ， 置了腰桁架在外围 相 连， 使外框架竖向构件受力均 匀， 同时在上 述 3 层 沿 X 向 设 置 了 外 伸 桁 架， 以此 共同承担风荷载和地震作用引起的结构倾覆力矩和 剪力 。 伸臂桁架由于建筑 布 置 的 需 要， 采用了 V 字 而腰桁架采用常用的人字形支撑， 支撑和上 形支撑， 下弦杆均采 用 H 型 钢
1
工程概况 无锡苏宁广场 项 目 位 于 无 锡 城 区 繁 华 地 段， 中
其余为乙类 。 抗震 设 防 烈 度 为 6 度， 基本地震加速 度为 0. 084 g （ 安 评 ） ， 水平地震影响系数最大值为 0. 078 （ 安评 ） 。 场 地 类 别 为 Ⅲ 类， 场地特征周期为 0. 50s 。 2 结构体系 拟建场地覆盖 层 厚 度 为 112 ～ 115m ， 下覆基岩 为砂岩， 场地土类型为中软土， 场地类别为 Ⅲ 类 。 场 地土不存在砂土液化及软土震陷影响 。 根据安评报 告， 工程场地范围内未发现断裂构造， 属相对稳定场 地， 适宜工程建设 。 塔楼与裙房基础均采用钢筋混凝土钻孔灌注桩 基础， 以层 瑢 细砂层为桩端持力层， 瑏 桩端进入持力层 8m 。 桩径为1 000 ， 有 效 桩 长 约 67m ， 桩身混凝土强 度等级 为 C40 ， 单 桩 竖 向 承 载 力 特 征 值 为 9 000 kN ， 塔楼桩距约为 3. 0m ；局部抗浮不满足要求处采用钻 孔灌 注 桩 作 为 抗 拔 桩， 桩 径 为 700 ， 有效桩长约 24m ， 桩身混凝土强度 等 级 为 C40 ， 单桩竖向抗拔承 载力特 征 值 为 1 000 kN 。 北 塔 楼 部 分 筏 板 厚 度 为 4. 2m ， 裙楼部分筏板 厚 度 为 1. 5m ， 南塔楼部分承台 厚 3. 2m 。 地下层 1 ～ 3 采 用 无 梁 楼 盖， 板 厚 约 500 （ 空 心 板） ；地下室 顶 板 作 为 上 部 结 构 的 嵌 固 部 位 采 用 梁 板式结构， 梁截面尺寸约 600 × 750 ， 板厚约 200 。
类别为 C 类， 风 荷 载 体 型 系 数 为 1. 4 。 北 塔 楼 承 载 力按 100 年重现期风压值计算， 位移按 50 年重现期 风压值计 算； 南 塔 楼 均 按 100 年 重 现 期 风 压 值 （ 另 外考虑狭 风 效 应 将 风 荷 载 放 大 1. 1 倍 ） 计 算， 裙房 按 50 年重现期 风 压 值 计 算 。 同 时 根 据 风 洞 试 验 报
对于楼板程序给出 四 种 简 化 假 定， 即楼板整体平面 内无限刚 、 分块无限刚 、 分块无限刚带弹性连接板带 和弹性楼 板 。 ETABS 程 序 的 计 算 模 型 采 用 空 间 杆 系模拟梁 、 柱单元， 考 虑 杆 单 元 的 剪 切 变 形、 轴向变 形、 弯曲变形和扭转变形 。 剪力墙采用壳元， 楼板采 用膜单元 。 两种程 序 分 析 出 的 结 构 反 应 特 征 、 变化 平 动 周 期 较 长， 说 明 结 构 较 柔， 扭转 规律基本吻合， 周期较小， 只有平动周期的一半， 说明结构具有较强 的抗扭刚度 。 ETABS 的计算结果较 SATWE 略刚 。 北塔楼和南塔 楼 在 地 震 、 风荷载作用下的主要 2 所 示 。 由 表 可 见， 整体作用 计算结果分别如 表 1 ， 力和结构变形均为 风 荷 载 控 制， 各项指标均满足规 范要求 。 三个计算单元均以地下室顶板为计算嵌固 部位 。
Email ： 51673182 @ 163. 作者简介：贾 锋， 高 级 工 程 师， 主 任 工 程 师， com 。
山路和人民路交叉路口 。 工程由南 、 北两座塔楼 、 商 业裙房及 4 层地下室组成（ 图 1 ） 。 北塔楼主要用做 酒店式公寓 和 五 星 级 酒 店， 南 塔 楼 为 公 寓， 中 办公 、 3 为车 间为商业裙房；地下层 1 用做商业， 地下层 2 ， 库， 地下层 4 为设备用房， 局部为六级人防 。 工程总 建筑面积约 31. 2 万 m ， 其中地上建筑面积约 23 万 m ， 地下建筑面积约 8. 2 万 m 。 地面以上设置 防 震 缝 将 北 楼 、 南楼和商业裙房 分割为 三 个 独 立 的 结 构 单 元 。 北 塔 楼 长 53m ， 宽 36. 6m ， 结构高 度 291. 9m ， 地 上 68 层， 核心筒尺寸 为 15. 9m × 24. 5m ， 外框 架 柱 距 为 10m ， 地上部分建 宽 18m ， 结构 筑面积 约 10. 2 万 m ； 南 塔 楼 长 61m ， 高度 168m ， 地上 49 层， 框架柱距 8. 2m ， 地上部分建 筑面积 约 4. 5 万 m ； 裙 房 长 145m ， 宽 95m ， 结构高 度 47. 1m ， 地 上 8 层， 局部 9 层， 框 架 柱 网 为 8. 5m × 11. 2m ， 地上部分建筑面积
2. 1 基础及地下室设计
不设缝连为一体 。 工程的建 筑 结 构 安 全 等 级 为 二 级， 地基基础设 设计使用 计 等 级 为 甲 级， 年限 50 年， 抗震设防类别 南 楼 层 9 及 以 上 为 丙 类，
图1 建源自文库效果图
80
。伸臂桁架采用贯穿剪力
墙的形式 。 加强层布置见图 3 。 南塔楼结构总高 168m ， 采 用 框 架 -剪 力 墙 结 构 。 剪力 墙 布 置 为 两 个 筒 体， 框 架 间 距 为 5 ～ 9m 。 因 筒 体尺寸 较 小， 加 之 建 筑 平 面 Y 向 尺 寸 较 短， 高宽比 很大， 达到 9. 5 ， 所以在两侧布置长墙以增强 Y 向 刚 度 。 筒体墙厚为 600 ， 两侧墙体 48m 以下为 800 厚，
Structure design of super highrise building of Wuxi Suning Plaza Jia Feng ，Zhu Xurong
（ Jiangsu Provincial Architectural Design and Research Institute ，Nanjing 210029 ，China ） Abstract ： Wuxi Suning Plaza is composed of two high-rise towers in south and north and a commercial podium which is extremely irregularly arranged. The system characteristics of the structure ， the principles and methods of aseismic EPDA calculation based on performance ，analysis and application of the wind tunnel test results ，overall computing results ， analysis results as well as the response strategy and measures that should be adopted in the weak members were introduced. Keywords ： super high-rise building ； ratio of height to width ； strengthened story ； calculating analysis
图3
北塔加强层模型
图4
南塔标准层布置
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结构计算分析
3. 1 主要计算参数 3. 1. 1 风荷载 （ GB50009 —2001 ） ， 根据《建 筑 结 构 荷 载 规 范 》
2 无锡地区重现期为 50 年的风压值为 0. 45kN / m ， 重 2 现期为 100 年 的 风 压 值 为 0. 50kN / m ， 地面粗糙度
第 41 卷 第 4 期 2011 年 4 月
建 筑 结 构 Building Structure
Vol. 41 No. 4 Apr. 2011
无锡苏宁广场超限高层结构设计
贾 锋 ， 朱旭荣
（ 江苏省建筑设计研究院有限公司， 南京 210029 ）
［ 摘要 ］ 无锡苏宁广场项目由南 、 北两座超高层塔楼， 以及平面布置特别不规则的商业裙楼构成。着重介绍了工 程的体系特点， 基于性能的抗震设计原则和方法， 风洞试验结果分析和应用， 整体 计 算 结 果， 动 力 弹 塑 性 分 析 结 果， 以及针对工程中的薄弱环节所采取的相应对策和措施 。 ［ 关键词 ］ 超限高层； 高宽比； 加强层； 计算分析 中图分类号 ： TU355 文献标识码 ： A 848X （ 2011 ） 04007904 文章编号 ：1002-
［ 1］
图2
北塔楼标准层平面图
48m 以上为 600 厚 。 框 架 柱 也 采 用 型 钢 混 凝 土 柱， 到层 30 以上改 为 普 通 钢 筋 混 凝 土 柱 。 图 4 为 南 塔 标准层结构布置示意图 。 裙房 8 层， 局部 9 层， 高 47. 1m ， 采 用 框 架 -剪 力 主要利用楼梯电梯间做剪力墙， 框架柱网一 墙结构， 般为 8. 5m × 11. 2m 。 北 面 入 口 门 厅 上 部 空 间 跨 度 较大， 约 30m ， 采用单跨型钢梁 。 层 6 以上电影厅形 成 25m 以上大跨梁， 采用型钢混凝土梁 。
第 41 卷 第 4 期
贾
锋， 等 . 无锡苏宁广场超限高层结构设计
81
告提供 的 数 据 进 行 计 算 对 比 并 取 大 值 。 北 塔 楼 X Y 向取最不 向取最不利风向 角 150° 产 生 的 风 荷 载， 利风向角 90° 产 生 的 风 荷 载；南 塔 楼 X 向 取 最 不 利 Y 向 取 最 不 利 风 向 角 90° 风向角 0° 产 生 的 风 荷 载， 产生的风荷载 。 风向角定义见图 5 。
建
筑
结
构
2011 年
地下室在塔楼 与 裙 房 之 间 不 设 沉 降 缝， 通过控 在塔楼与裙房之间设置沉降后浇带， 制塔楼沉降量， 并采取控制后浇带 封 闭 时 间 等 措 施， 来调整塔楼与 裙房之间的差异沉降 。 由于地下室面积较大且未设 置伸缩缝， 为防止混凝土产生裂缝， 在混凝土中掺入 适量微膨胀 剂 （ 或 抗 裂 纤 维 ） ， 提 高 地 下 室 底 板、 楼 板和框架梁的钢筋 配 筋 率， 增加结构本身的抗收缩 能力 。 同时通过增设施工后浇带， 加强施工养护， 调 整粗骨料 大 小 、 水 灰 比 等 改 善 混 凝 土 的 收 缩 性 能。 经沉降计算， 最大沉降约 9cm ， 出现在北塔楼核心筒 中心区域 。 2. 2 上部结构 北塔楼采用混 合 结 构 （ SRC 柱 、 钢 梁 -钢 筋 混 凝 根 据 建 筑 功 能 的 需 要， 核心筒尺寸 土核心筒结构） ， 为 15. 9m × 24. 5m ， 核心筒的高宽比达到 18. 3 ；外框 建筑高宽比为 8. 10 。 核心筒外框剪 架柱距为 10m ， 力 墙 的 厚 度 由 底 层 的 1 100 mm 向 上 逐 渐 收 为 600mm 。 为了提高外框 架 的 延 性， 减小框架柱的截面尺 矩形框架柱采用型钢混凝土柱， 型钢含钢率按照 寸， 轴压比和整 体 刚 度 的 要 求 控 制 在 6% ～ 10% ； 底 层 框架柱截 面 尺 寸 为 1 800 × 1 200 ， 逐步收减截面尺 柱 寸至1 200 × 800 ；圆形框架柱采用钢 管 混 凝 土 柱， 截面尺寸由底 层 的 1 800 逐 步 收 至 1 200 ； 框 架 梁采用型 钢 梁 。 楼 面 采 用 压 型 钢 板 混 凝 土 组 合 楼 板， 标准层板厚 110mm ， 加强层上下层板厚 150mm 。 为了使混合结 构 体 系 更 好 地 发 挥 作 用， 在核心 筒的四个角部设钢骨混凝土暗柱 。 为减少核心筒后 期收缩徐变的影响， 在核心筒内的适当部位增设型 钢， 以增强核心筒 的 竖 向 刚 度 。 图 2 为 北 塔 楼 标 准 层平面图 。 为了增强结构 的 整 体 刚 度 、 减小水平荷载作用 41 ， 63 设备避难层设 下的变形， 外框架通过在层 25 ， 置了腰桁架在外围 相 连， 使外框架竖向构件受力均 匀， 同时在上 述 3 层 沿 X 向 设 置 了 外 伸 桁 架， 以此 共同承担风荷载和地震作用引起的结构倾覆力矩和 剪力 。 伸臂桁架由于建筑 布 置 的 需 要， 采用了 V 字 而腰桁架采用常用的人字形支撑， 支撑和上 形支撑， 下弦杆均采 用 H 型 钢
1
工程概况 无锡苏宁广场 项 目 位 于 无 锡 城 区 繁 华 地 段， 中
其余为乙类 。 抗震 设 防 烈 度 为 6 度， 基本地震加速 度为 0. 084 g （ 安 评 ） ， 水平地震影响系数最大值为 0. 078 （ 安评 ） 。 场 地 类 别 为 Ⅲ 类， 场地特征周期为 0. 50s 。 2 结构体系 拟建场地覆盖 层 厚 度 为 112 ～ 115m ， 下覆基岩 为砂岩， 场地土类型为中软土， 场地类别为 Ⅲ 类 。 场 地土不存在砂土液化及软土震陷影响 。 根据安评报 告， 工程场地范围内未发现断裂构造， 属相对稳定场 地， 适宜工程建设 。 塔楼与裙房基础均采用钢筋混凝土钻孔灌注桩 基础， 以层 瑢 细砂层为桩端持力层， 瑏 桩端进入持力层 8m 。 桩径为1 000 ， 有 效 桩 长 约 67m ， 桩身混凝土强 度等级 为 C40 ， 单 桩 竖 向 承 载 力 特 征 值 为 9 000 kN ， 塔楼桩距约为 3. 0m ；局部抗浮不满足要求处采用钻 孔灌 注 桩 作 为 抗 拔 桩， 桩 径 为 700 ， 有效桩长约 24m ， 桩身混凝土强度 等 级 为 C40 ， 单桩竖向抗拔承 载力特 征 值 为 1 000 kN 。 北 塔 楼 部 分 筏 板 厚 度 为 4. 2m ， 裙楼部分筏板 厚 度 为 1. 5m ， 南塔楼部分承台 厚 3. 2m 。 地下层 1 ～ 3 采 用 无 梁 楼 盖， 板 厚 约 500 （ 空 心 板） ；地下室 顶 板 作 为 上 部 结 构 的 嵌 固 部 位 采 用 梁 板式结构， 梁截面尺寸约 600 × 750 ， 板厚约 200 。
类别为 C 类， 风 荷 载 体 型 系 数 为 1. 4 。 北 塔 楼 承 载 力按 100 年重现期风压值计算， 位移按 50 年重现期 风压值计 算； 南 塔 楼 均 按 100 年 重 现 期 风 压 值 （ 另 外考虑狭 风 效 应 将 风 荷 载 放 大 1. 1 倍 ） 计 算， 裙房 按 50 年重现期 风 压 值 计 算 。 同 时 根 据 风 洞 试 验 报
对于楼板程序给出 四 种 简 化 假 定， 即楼板整体平面 内无限刚 、 分块无限刚 、 分块无限刚带弹性连接板带 和弹性楼 板 。 ETABS 程 序 的 计 算 模 型 采 用 空 间 杆 系模拟梁 、 柱单元， 考 虑 杆 单 元 的 剪 切 变 形、 轴向变 形、 弯曲变形和扭转变形 。 剪力墙采用壳元， 楼板采 用膜单元 。 两种程 序 分 析 出 的 结 构 反 应 特 征 、 变化 平 动 周 期 较 长， 说 明 结 构 较 柔， 扭转 规律基本吻合， 周期较小， 只有平动周期的一半， 说明结构具有较强 的抗扭刚度 。 ETABS 的计算结果较 SATWE 略刚 。 北塔楼和南塔 楼 在 地 震 、 风荷载作用下的主要 2 所 示 。 由 表 可 见， 整体作用 计算结果分别如 表 1 ， 力和结构变形均为 风 荷 载 控 制， 各项指标均满足规 范要求 。 三个计算单元均以地下室顶板为计算嵌固 部位 。
Email ： 51673182 @ 163. 作者简介：贾 锋， 高 级 工 程 师， 主 任 工 程 师， com 。
山路和人民路交叉路口 。 工程由南 、 北两座塔楼 、 商 业裙房及 4 层地下室组成（ 图 1 ） 。 北塔楼主要用做 酒店式公寓 和 五 星 级 酒 店， 南 塔 楼 为 公 寓， 中 办公 、 3 为车 间为商业裙房；地下层 1 用做商业， 地下层 2 ， 库， 地下层 4 为设备用房， 局部为六级人防 。 工程总 建筑面积约 31. 2 万 m ， 其中地上建筑面积约 23 万 m ， 地下建筑面积约 8. 2 万 m 。 地面以上设置 防 震 缝 将 北 楼 、 南楼和商业裙房 分割为 三 个 独 立 的 结 构 单 元 。 北 塔 楼 长 53m ， 宽 36. 6m ， 结构高 度 291. 9m ， 地 上 68 层， 核心筒尺寸 为 15. 9m × 24. 5m ， 外框 架 柱 距 为 10m ， 地上部分建 宽 18m ， 结构 筑面积 约 10. 2 万 m ； 南 塔 楼 长 61m ， 高度 168m ， 地上 49 层， 框架柱距 8. 2m ， 地上部分建 筑面积 约 4. 5 万 m ； 裙 房 长 145m ， 宽 95m ， 结构高 度 47. 1m ， 地 上 8 层， 局部 9 层， 框 架 柱 网 为 8. 5m × 11. 2m ， 地上部分建筑面积