深圳卓越皇岗世纪中心项目塔楼T3、T4设计介绍

深圳卓越皇岗世纪中心项目塔楼T3、T4介绍 深圳卓越皇岗世纪中心项目塔楼T3、T4设 计介绍 第12期 2007年12月 广东土木与建筑 GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERING NO.12 DEC200f7 深圳卓越皇岗世纪中心项目塔楼T3,T4设计介绍 王丹华郑竹李澄林旭雯黄用军 (中建国际深圳设计顾问有限公司深圳518026) 摘要:深圳卓越皇岗世纪中心项目总建筑面积逾42万mz,由4座综合酒店,办公, 商业等功能的塔楼及商业裙 房,地下室构成,文中对其T3,r4塔楼的结构设计进行总结介绍,并对设计中的某些 关键技术问进行了探讨. 关键词:超高层;框架一筒体结构体系;钢筋混凝土结构体系 1工程概况 卓越皇岗世纪巾心项目位于深圳市福田区益田 路与金田路之间.是深圳商务中心区的标志性建筑 群,占地面积超过3万113,总建筑面积达42.4万1131. 本工程主要由4座塔楼及裙房,地下室组成.其中 Tl,T2,T4为超高层建筑,T3为高层建筑.本工程划 分为2个设计单元,即:?Tl,T2塔楼及裙房地下室; 3,T4塔楼;分别由2个小组完成设计T作限于 篇幅,本文着重介绍T3,T4塔楼的结构设计过程 T3塔楼设计为高层建筑.地上34层.建筑面积 35485m2(不含避难层),建筑主体高度为129.9m,总 高150m.地面4层为商业用途.往上为住宅.主体平 面为L形. T4塔楼设计为超高层建筑.地上39层.建筑面 积51463m2(不含避难层),建筑主体高度为165.5m, 屋顶钢架高度升至185.5m地面以上4层(包含2个 夹层)为商业用途,往上为办公楼.主体平面为矩形. I 一娅.1 ——I二 rJi卜I}/ Itl兰bI fII 叼d 1r1 j上d {—rr_一一一 {鬻擅]一lT一jJ r4[一k新I=I1l {翮博睢蔓一 {',【 二—二LL一厂一 8 fa)T3塔楼 2结构 2.1T3塔楼 由于T3塔楼主体平面呈L型.平面布局上显得 不规则.因此结构竖向构件特别是剪力墙的布置显得 十分重要.其原则以控制层间位移角和层问位移比为 准.采用框架简体结构体系,根据建筑布置,在转角 处设置1个核心筒.在两翼接近外侧处各设置1道 核心筒并配置适量的剪力墙.无转换结构.为纯混凝 土结构体系图la为层结构平面布置图 结果显示该布置是合理的,结构第1,2主 周期均为平动周期.并能有效控制层间位移角和最 大层间位移比,因此T3塔楼方案确定后直至初设, 施T图设计结构方案阶段均未再进行重大调整 2.2T4塔楼 T4塔楼为规则的矩形平面.主要用作办公用途. 其结构形式为框架一核心筒结构体系.建筑外围尺寸 {lIlfIIIl l—l-:I r'一1一…ffI; r1li呻iIlI一ti『l一 1j.一《一; 氍 . !一I' 蟾一1. i—i厂 I l{一!蓁L{圭Il一I= _T—-;8l i}.l—jjj曹扣 丁jlil—il,f. J.1.1.1 图1标准层结构平面布置图 (b)T4塔楼 2007年12月第12期王丹华等:深圳卓越皇岗世纪中心项目塔楼T3,T4设计介绍 DEC2OO7No.12 为34.2m~46.2m.为提高建筑使用效率,核心筒底部 尺寸为15.55m~26.5m,高宽比为12.基本符合规范 限值的要求图1b为标准层结构平面布置图 T4塔楼为钢筋混凝土结构体系.为了减小底部 框架柱截面尺寸.在底部L1,L14层采用了承载力和 变形能力均较好的钢管混凝土叠合柱.其它所有构件 均采用钢筋混凝土作为基本材料.成为该塔楼结构 设计的一个独特之处 3设计方法 本项目场地位于7度抗震区.根据GB50011— 2001《建筑抗震设计规范》及场地安评报告[3],T3,T4 塔楼的抗震设防类别均为丙类.场地类别为?类 地面粗糙度为C类. T3塔楼在几何上除平面呈L型外.其它方面未 m现明显的超限情况.因此只要能较好地控制各主 要设计指标在规范规定的范围内.就可按相对较单 一 的小震弹性分析进行计算:由于高度超过100m. 按高规进行弹性时程分析进行补充计算因此对T3 塔楼主要进行弹性分析与设计.并进行弹性时程分 析补充计算根据上述信息可以确定T3塔楼的主 要分析参数.见表1 表1T3塔楼的主要分析参数 项目参数 楼层层数(层) 结构形式 地震作用 地震作用计算 地震作用方向 地震作用振型组合数 地震效应计算方法 周期折减 活荷载折减 自重调整系数 楼盖假定 基底约束条件 结构阻尼比 重力二阶效应(??) 34(不包括2个夹层) 钢筋混凝土框架一简体 单向/偶然偏心(?5%)/双向 振型分解反应谱法/时程分析补充计算 结构平动基本周期方向 18 考虑扭转藕连.CQC法 0.9 杆件及基础设计按规范折减 1.0 局部大开洞楼层为弹性楼板 固结 0.05 根据分析刚重比满足不考虑要求 T4塔楼主体高度为165.5m,为B级高度建筑. 由于其整体平面规则,竖向构件无突变,根据规范要 求需作小震分析设计,大震分析,同时进行小震弹性 时程分析和中震分析作为补充.对T4塔楼应分别 确定相应范围的计算分析参数.分列如下: (1)小震弹性分析与设计 对T4塔楼的小震分析参数确定方法与T3塔楼 相似,但楼层数需修改为39层,振型数增至30个, 以保证质量参与系数能达到95%以上 (2)中震分析 中震分析和设计是小震设计的重要补充.可用来 直接针对构件进行分析和设计.对于保证规范规定的 "在设防烈度的地震影响时.可能损坏.经一般修理 或不需修理仍可继续使用"的抗震设防目标具有清 晰明确的设计保证.一般情况下中震设计的方法和 原则主要依据上述目标确定为:中震弹性(与承载能 力极限状态效应组合对应,不损坏),中震不屈服(与 "不屈服"状态对应,可能损坏但可修复),中震基本 弹性(局部有损坏但可修复)中震设计在具体工程 中的应用主要根据建筑物的性质,业主的要求以及 超限审查专家的建议等确定T4塔楼采用了中震不 屈服的设计方法,其基本设计概念为:计算中可不考 虑地震内力调整,作用分项系数,材料分项系数和抗 震承载力调整系数均取1.0.也即除了不考虑地震 内力调整的有关规定外.此种情形属于荷载标准组 合值对材料标准值的设计检查关系中震不屈服分 析的设计表达式为: Sk?Rk 式中:S为荷载效应的标准组合;尺为未考虑分项 系数的材料强度标准值 (3)大震分析 考虑T4塔楼结构平面和竖向相对较规则.经与 有关专家交流讨论.确定采用静力推覆方法来评估 结构在大震下的性能表现和进入弹塑性状态的工作 机理.静力推覆分析采用ETABS模型进行,分析前 先将剪力墙等效为杆系构件.根据墙体特性分别指 定有关塑性铰.加载模式采用均匀加载.模型等效利 用层间位移角,基本周期,结构重量及地震反应等数 据的对比反应(可充分反映结构刚度模拟是否接近). 周期对比见表2:结构重量,地震作用下底部总 剪力对比见表3:层间位移角对比,达到推覆目标时 的最大层间位移角分别如图2,3所示 表2周期对比 9 2007年12月第12期广东土木与建筑DEC20o7No.12 表3结构重量,地震作用下底部总剪力对比 计算结果显示.向最大推覆力为 5.5~10kN.Y向为7.0~1&kN:而大震性能 点对应的推覆力为向40250kN.Y向 65724kN.上述结果表明,最大推覆力均 ;\ \/l 一H /一?《 ?'+ , 梵 { }》 } }一率性一 一啪00 / 00000:0.00040.00060.000800010.00120.001400.00020.00040,00060,0~80肿 l0.00120,0014 (a)向位移角(b)Y向位移角 图2ETABS模型层问位移角对比 超过了结构大震性能点.因此当其弹塑性层问位移 角小于规范限值1/100时.相应的位于大震性能点 处的弹塑性层问位移角也小于规范限值 此外.对T3,T4塔楼的模型分析均假定结构崮 定在首层地面.因此进行了地下1层与首层的层刚 度比计算分析.使其满足嵌固端的要求 4构造加强 4.1底部加强部位高度:取至I4层即标高21.5m处 (高于1/10x185.5=18.55m): 4.2抗震等级:框架和简体均为一级抗震: 4.3轴压比控制:对钢筋混凝土框架柱按一级抗震 控制在0.75(采用井字复合箍增加0.10.混凝土强度 等级为C70区域减0.05).无短柱:对剪力墙在底部 加强部位按一级控制在0.5: 4.4承载力和刚度要求:对底部L1,LI4层因业主和 建筑对使用空间的要求.采J}}j型钢混凝土叠合柱.使 框架柱截面尺寸由1300~i300减至l100xl100.并 在LI4层较平稳地过渡到一般钢筋混凝土框架柱 对于核心筒墙,在保证结构整体刚度要求的情况下. 对其进行了必要的简化.如去掉电梯1:3两侧短墙肢. 使该类墙作为构造填充墙.从而避免了底部大空间 楼层因稳定性要求对这类墙体厚度的不必要增加 4.5构造配筋:整体按照规范的要求进行配筋.但 对底部加强区的底部两层大空问楼层.核心简墙分 布钢筋最小配筋率南0.25%提高到0.3%(一级). 以适当提高底部剪力墙的抗剪承载力和延性 5结论 通过过程控制的方法.本工程在设计巾严格按 10 l————, l| \j \| \) 蕊 \ --滥/\ // .. 位移角 图3大震下的层间位移角 照国内有关规范的规定进行了详细设计和优化.并 对超限高层T4塔楼进行了大震下的静力推覆分 析.从而确保了本工程设计的安全性 本工程是典型的大型公建项目.其设计过程具 有代表意义.特别是对于超高层办公楼,酒店等公用 建筑的结构设计,其设计思路和方法具有一定的价 值.可作为类似项目的设计参考 参考文献 『1]卓越皂岗世纪巾心初步没计.中建国际.2007.8 r2]GB50011-200l建筑抗震设计规范『S1 『3]深圳卓越.皇岗世纪中心工程场地地震安全性评价报告 『R].广东省工程防震研究院.2006.8 [4]徐培福等.带转换层型铡混凝土框架一核心筒结构模型 拟静力试验对抗震设计的启示『J_.土木工程,2005(9) 5]JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程S] 加鲫m 嗵 ?"?笛?i