张 锟

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)



谈广兴国际办公楼结构设计

张 锟

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

以太原市广兴国际办公楼工程为例，根据该场地地质情况，介绍了其地基的基础设计，通过计算分析结构的振动周期和位移情况，确定了结构的设计方案，并阐述了具体的结构设计要点，使结构设计达到经济、安全、合理的效果。

结构设计，振动周期，层间位移角，隔层

1 项目概况

本项目为山西广兴房地产开发有限公司——广兴国际项目，用地具体位置位于山西省太原市万柏林区，北侧为西矿街，西侧为铁东路，南侧为规划路。地理位置优越，道路及市政设施比较完善，整体环境良好。工程概况：本工程由办公楼及配套商业服务设施和地下车库组成。1层～3层为裙房,裙房上坐落着1号、2号、3号三栋塔楼，其中1号、3号为办公楼,层数18层，2号为办公楼，层数24层，地下2层。

本工程总建筑面积142 706.00 m2；其中地上建筑面积108 774.00 m2；地下建筑面积33 932.00 m2；地下1层、2层为车库(地下1层局部商场)；地上部分1层～3层为商铺及办公大厅等，4层以上为办公及配套用房等。

本建筑1号、3号办公楼地上18层(其中主体16层，底商2层)，建筑高度98.95 m，室内外高差150,2号办公楼地上24层(其中主体22层，底商2层)，建筑高度98.95 m，底商1层层高5.7 m，2层层高4.8 m，主体间商铺3层层高4.8 m，1号、3号办公楼3层～18层层高5.50 m，2号办公楼3层～24层层高4.0 m，地下1层层高6.2 m(局部4.7) 。地下2层层高4.7 m。

2 地质情况

根据太原市兴华岩土工程勘察质量检测有限公司提供的《太原市广兴国际项目岩土工程勘察报告》，本场地自上而下土层分布如下：

①杂填土、②中砂、③黄土状粉土、④中砂、⑤粉土、⑥粗砾砂、⑦卵石、⑧粉质粘土、⑨卵石；本工程场地为非液化场地，可按一般地区的规定设计。拟建场地地下稳定水位埋深介于19.2 m～22.6 m,稳定水位标高在823.03 m～825.62 m左右。年最大变化幅度约1.0 m。地下水对混凝土结构具弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性;地基土对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。±0.000绝对高程为843.000 m。太原市标准冻深为0.74 m。根据上部结构形式和场地工程地质条件，本工程主楼采用桩底、桩侧后压浆钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩长为33 m，桩端持力层为地质报告中所提的第⑦层(卵石层)。

3 结构设计

1号，3号楼地下2层，地上18层，钢筋混凝土剪力墙结构，基础采用桩基础加防水板；2号楼地下2层，地上24层,钢筋混凝土框架剪力墙结构，基础采用桩承台基础+防水板，局部桩筏；裙房地下2层，地上3层,钢筋混凝土框架结构；车库地下2层，钢筋混凝土框架结构，基础采用筏板基础。地震作用按8度0.2g进行计算和设计，主楼剪力墙抗震等级为一级，框架抗震等级为一级，裙房框架抗震等级为二级。抗震计算采用振型分解反应谱法，结构整体分析选用中国建筑科学研究院编制的《多层及高层建筑结构空间有限元分析软件》SATWE。

3.1 计算结果

1号楼计算结果如下：

1)振动周期见表1。

表1 1号楼振型计算结果

2)结构位移。地震力作用下的X方向最大值层间位移角:1/1 120；地震力作用下的Y方向最大值层间位移角:1/1 053。

各项指标均满足规范相应要求。

2号楼计算结果如下：

1)振动周期见表2。

表2 2号楼振型计算结果

2)结构位移。地震力作用下的X方向最大值层间位移角:1/832；地震力作用下的Y方向最大值层间位移角:1/871。

各项指标均满足规范相应要求。

3号楼计算结果如下：

1)振动周期见表3。

表3 3号楼振型计算结果

2)结构位移。地震力作用下的X方向最大值层间位移角:1/1 118；地震力作用下的Y方向最大值层间位移角:1/1 042。

各项指标均满足规范相应要求。

3.2 使用材料

混凝土：柱、墙：C40～C60；梁、板：C30～C40；基础：C40；圈梁、构造柱：C25。填充墙：地下室采用MU10页岩多孔烧结砖，M10水泥砂浆砌筑，1层及以上采用A3.5加气混凝土砌块(容重不大于6 kN/m3)，M5混合砂浆砌筑。钢筋：采用HPB300级和HRB400级。

3.3 结构超长问题的处理措施

考虑本工程建筑形体和使用功能需求，本工程地面以上共设置4道防震缝(缝宽根据建筑结构形式与高度综合确定100 mm～200 mm)，同时采用桩基，各部分间沉降量很小且可控，其差异沉降可忽略不计，故仅在主楼与裙房之间设置伸缩(沉降)后浇带，地上部分设置防震缝；同时主楼和裙房部分在延展长度方向上每40 m左右设置一条伸缩后浇带(或加强带)；同时从结构和建筑两个方面对以下部位采取如下措施：

1)对屋顶等受环境影响较大的区域，建筑加设保温隔热层；

2)对温度变化较大区域的楼板采取加强措施，适当加大楼板的配筋并加密梁的腰筋，以控制结构的温差应力；

3)合理确定后浇带的封带时间和封带时的温度(不高于10 ℃)，减少结构的温度应力。

3.4 结构方案的选择

在初步设计时，考虑1号,3号楼底部两层为商铺，且立面以玻璃幕墙为主，为了底商大空间和不影响玻璃幕墙采光，最初的结构设计方案为框架剪力墙结构。在外圈为框架柱和少量剪力墙，内部楼、电梯间布置剪力墙，经过中期与建筑设计师和甲方的协商及方案的少量变更，取消玻璃幕墙，并且将内部空间分隔成小办公室的布局，内部隔墙较多，从而有了将此楼的结构形式从框架剪力墙改为纯剪力墙结构的想法。在8度设防区，框架剪力墙结构计算相对较难，且为了满足抗震等计算要求，结构构件的截面会很大，对建筑空间有一定影响，而剪力墙结构整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移(侧向变形)小，由于没有梁、柱等外露与突出，便于房间的内部布置。而且在材料消耗方面，剪力墙结构比框剪结构在钢筋消耗上要小很多，更为经济。

2号楼结构形式为框架剪力墙，中间的楼电梯间为剪力墙围成的核心筒，外圈是框架柱和少量的剪力墙。初步计算时，为满足计算要求，底层柱截面达到了1 200，混凝土墙也较多，后期提高了混凝土的强度，将竖向构件的混凝土强度用到了C60，加厚核心筒外侧剪力墙，加大最外圈框架梁的截面。最终，底层的柱截面控制到了1 000，核心筒外围墙厚400，这样提高了竖向构件的抗震性能并且柱子的轴压比也满足了要求，C60混凝土也是市场上常用混凝土的最高标号。

3.5 隔层设计

1号，3号楼标准层层高为5.5 m，层高比较高，将来可能要做隔层，这也是甲方的一个卖点(买一层送一层)。在总体计算的时候，我们考虑将隔层的荷载加在本层楼板上，这样就能够保证无论是否做夹层，我们的整体计算是通过的。在后期的设计中，怎样才能真正实现夹层，我们准备了两种设计方案，由于户型类似，以竖向构件的分隔作为一个单元来说，第一种，做钢筋混凝土梁板式，跨度在8 m～9 m，梁截面高度最少也得500或600，楼板厚度为100；第二种，大板式，不需要做梁，板厚需要250左右。而我们这两个楼标准层层高是5.5 m，刨去本层楼板厚100，还剩5.4 m，如果做隔层，上下各有2.7 m，但是，中间隔层也是有楼板的，经过几次会议讨论后，甲方将中间隔层的结构总厚度限定为100，这就给我们提高了很多的设计难度，为了攻克这个难题，我们翻阅了大量的资料，考察了一些同类的工程，并做了很多复杂的计算，最终做了一个这样的设计，我们之前按照竖向构件分隔的每个单元都有左右两个房间，每个房间的四周都有分隔墙，在分隔墙中每隔3 m左右设一根构造柱，构造柱截面为墙厚×300，在半层高处以构造柱为支座设混凝土圈梁，截面为墙厚×300，圈梁和构造柱都隐藏在了建筑分隔墙中，楼板采用钢结构梁加压型钢板，完成面铺木地板作为建筑地板，这样不仅缩短了楼板的跨度，将计算长度缩短为原来的1/2，大大减少了材料的用量和结构的重量，还保证了层高要求，可以说既经济又合理。

4 结语

通过对工程实际、计算结果、结构选型的阐述，简要分析了广兴国际办公楼结构设计。虽然不同的结构设计由于建筑功能、地质条件、设计方案等的不同会存在很大的差异，但只要搞清概念、掌握原理、注重理论与实际相结合，就能使结构设计更加经济、合理、人性化。

[1] 赵宏伟.房屋建筑结构设计体系选型及抗震设计探讨[J].山西科技，2012(5)：53-54.

Discussion on the structure design of Guangxing international office building

Zhang Kun

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

Taking Taiyuan Guangxing international office building engineering as an example, according to the site geologic condition, this paper introduced the foundation design of this foundation, through the calculation analysis on the structure of vibration period and displacement situation, insured the design scheme of the structure, and elaborated the specific structure design key points, made the structure design to achieve the economic, safe and reasonable results.

structure design, vibration period, inter layer displacement angle, barrier layer

1009-6825(2016)10-0059-02

2016-01-24

张 锟(1987- ),男，助理工程师

TU318

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