合肥绿地中心250米超高层结构设计分析

合肥绿地中心250米超高层结构设计分析

发表时间：2018-06-15T10:11:37.063Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第1期作者：孟庆成

[导读] 合肥绿地中心位于合肥市包河区南二环与宿松路的交叉口，本项目由南北 2 个地块组成。

摘要：随着超高层项目越来越多，超高层结构设计尤为重要。有必要对超高层结构设计进行总结和分析，为以后的项目设计提供借鉴。本文涵盖了超高层结构选型、楼承板的比选及含钢量的控制等多个方面。

关键词：结构优化；楼承板；含钢量；超限；结构体系

1.项目概况

合肥绿地中心位于合肥市包河区南二环与宿松路的交叉口，本项目由南北 2 个地块组成，项目规划 255 米超高层一栋（D 座），80 米高度甲级办公楼 1 栋，100 米高度甲级办公楼 1 栋，130 米高度甲级办公楼 1 栋，住宅 4 栋，以及 12 万平方米的商业中心，总建筑面积约 42.3 万平方米。

D 座超甲办公楼，总建筑面积为 132000m2，建筑高度为 255m，地下室埋深为 16.20m，地下三层，地上五十七层，结构体系为型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构。

2.设计参数

本工程抗震设防为乙类，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级。基本风压0.35KN/ m2（50年一遇），承载力计算按照基本风压的1.1倍采用。基本雪压0.6 KN/ m2，地面粗造度类别为C类。抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组第一组，场地类别二类，场地特征周期0.35s。

3.结构体系

本工程平面尺寸长X宽为45.8mX45.8m，结构总高度为 242.65m，长宽比为 1，高宽比为 5.3，标准层核心筒面积占总面积24.4%。结构体系为型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构，主要构件类型：混凝土核心筒外墙最大厚度1000mm，核心筒墙体仅仅在四角设置十字形型钢型从负一层至第19层，外框柱为型钢混凝土柱，地上部分，外框结构梁为钢梁，外框采用开口型压型钢板楼承板，核心筒内采用现浇混凝土楼承板；地下部分，核心筒内外楼板均采用现浇混凝土楼承板，柱子为型钢混凝土柱。标准层平面图如图1所示。

图1 标准层结构平面图

4.楼承板选型分析

由于本工程梁为钢结构梁，因此不易采用一般现浇混凝土楼板。针对楼板荷载值和梁间距大小，设计三种适合本工程的楼承板，进行了经济性、施工便利性、施工质量的保证性以及进度等多方面的综合分析。

4.1楼承板类型

4.1.1钢筋桁架楼承板截面形式如图2所示；

型号板厚（mm）钢筋（上弦、下弦、腹杆mm ）桁架高度ht (mm) 施工阶段最大无支撑跨度（mm）TD3-90 120 10,8,4.5 90 3600

图2 钢筋桁架楼承板截面

4.1.2闭口板

闭口板楼板厚度为120mm，镀锌板钢板厚度为1.2mm，施工阶段需加设少量临时支撑。如图3所示；

图4 开口板剖面示意图

4.2 三种楼承板经济性

经过经济性比选，开口型压型钢板楼承板造价最低，约104.5元/平米，比钢筋桁架楼承板和闭口板分别低44.8和11.3元/平米。

4.3 其他方面比较

开口型压型钢板施工铺设方便，可以连续多层楼层同时铺设压型钢板、打栓钉和布置钢筋等多种工种，压型钢板自身的惯性矩较大，承载力较高，完全可以当做模板使用，少设或者不需要设置临时支撑，施工较为方便。开口型压型钢板外观美观，不需要装饰，楼板里面没有空洞，便于机电管线固定安装，闭口型压型钢板自身特性造成的楼承板里面有空洞，不利于机电管线固定安装。钢筋桁架楼承板施工较不便利，钢筋桁架运输搬运较为不便，而且现场穿插钢筋及绑扎工作量也较大，由于钢筋桁架的存在，工人在其上面施工较不方便等。

5.风洞试验

本工程由8栋超高层塔楼及裙楼组成，该高塔楼为最高，风荷载是控制结构设计的主要荷载之一。该工程风洞试验由同济大学土木工程防灾国家重点实验室完成，试验主要内容：1、确定本工程的设计风速和风洞中风场模拟条件；2、周边建筑的模拟；3、刚性模型同步测压试验和覆面风压试验；4、结构动力响应及等效风荷载计算；5、用于围护结构设计的风压。

6.结构超限情况

本工程为超限建筑工程，超限情况如下：

（1）高度超限，本工程结构高度242.65m，规范中型钢混凝土框架—核心筒A级高度130m，B级高度190m；

（2）扭转不规则，考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2，小于1.5（底部个别楼层，其余小于1.4）；

（3）楼板不连续，第2层、第32层楼板有效宽度小于50%。

7.结构含钢量控制

本工程主要从以下几个方面减少含钢量：①只在核心筒四角从负一层至第十九层设置型钢；②核心筒内采用现浇混凝土梁板结构；③型钢柱在上部轴力较小区段内按构造设置型钢，仅满足与钢梁连接需要；④钢梁应力比调高，应力富余量减小，从而减小钢梁含钢量；⑤随着负二层和负三层抗震等级降低，型钢柱中型钢厚度逐渐减薄；⑥由于地下三层地库，柱脚传力减弱，型钢柱脚底板厚度从60mm减到30mm，部分侧板取消。

8.结束语

超限高层应从设计、施工及超限审查各个环节严格把关，结构专业应在方案阶段参与概念设计，施工图阶段设计应细化到构件，并应考虑现场实际施工的便利性及工程质量的保证性；超限审查对成本的影响也较为突出，审查专家对各个问题的理解各有不同，超限审查专家一般只考虑安全性，因此专家审查这个环节尤为重要。总之，在保证结构的安全性前提下，尽可能考虑结构的经济性、施工的便利性和使用空间感受等。结构安全是底线，经济成本是上线，二者是控制结构设计的两条红线，不得超越。