超高層項目結構方案經(jīng)濟性對比

王靜薇

(北京市建筑設計研究院深圳院，廣東深圳 518048)

1 項目概況

本項目位于深圳市，使用用途為行政辦公樓，總建筑面積共10．53萬m2。工程設計年限50年，地震烈度7度，設計地震分組為第一組，基本加速度值為0．1g，抗震設防類別為標準設防類，安全等級為二級。

地上共45層，標準層層高為4．0 m，核心筒頂高度為198 m，幕墻檐口高度208 m。地下室共5層，嵌固端設在結構首層樓面。主體標準層平面呈橢圓形，東西長南北短，建筑物長寬比接近2;外立面豎向線條為平滑的流線形，高寬比最小處為6．6，最大處為15．4。標準層平面圖及立面效果圖如圖1～圖3所示。

2 結構方案的選取

在設計的初期階段，針對本工程特點，設定了三個結構方案進行對比研究。

方案一:此方案采用圓形型鋼混凝土柱+鋼筋混凝土梁+鋼筋混凝土核心筒的結構體系，鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁板樓蓋。其中梁、柱、墻截面見表1，中下部樓層采用型鋼混凝土柱，中上部樓層采用鋼筋混凝土柱;為解決結構Y向側向剛度不足的問題，在31層設置1道由6榀Y向桁架(第2榀墻柱～第7榀墻柱)組成的加強層，加強層水平伸臂構件采用斜腹桿桁架，斜腹桿采用Q390B的箱形截面，截面尺寸為□650×450×40×40，□650×500×40×40。

方案二:此方案采用圓形鋼管混凝土柱+鋼筋混凝土梁+鋼筋混凝土核心筒的結構體系，鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁板樓蓋。其中梁、柱、墻截面見表1，中下部樓層采用鋼管混凝土柱，中上部樓層采用鋼筋混凝土柱;為解決結構Y向側向剛度不足的問題，在31層設置1道由6榀Y向桁架(布置同方案一)組成的加強層，加強層水平伸臂構件采用斜腹桿桁架。

表1 各方案結構構件尺寸

表2 各方案的結構計算指標

方案三:此方案采用圓形鋼管混凝土柱+鋼梁+鋼筋混凝土核心筒的鋼—混凝土混合結構體系。其中梁、柱、墻截面見表1?？蚣苤c核心筒之間采用鋼梁與混凝土組合樓蓋，樓板采用120 mm厚鋼筋桁架樓承板?？蚣苤ǜ卟捎娩摴芑炷林瑸榻鉀Q結構Y向側向剛度不足的問題，沿結構高度利用設備層(16F和31F)及加建頂層設置了上、中、下3道加強層，加強層水平伸臂構件采用斜腹桿桁架，斜腹桿采用Q390B的箱形截面，截面尺寸為□650×500×40×40。

3 各方案對比結果

為進行比較，使用SATWE軟件建立了三個模型，模型僅包含上部結構。三個方案的結構計算指標、材料用量指標、經(jīng)濟指標見表 2，表 3。

表3 各方案的經(jīng)濟指標

4 結語

從計算指標來看，方案一和方案二這兩種混凝土結構方案，各方面指標都相當接近。方案三這種混合結構方案與前兩個混凝土方案比較，結構自重減輕了14%，地震剪力減小了11%。但由于方案三外框架較弱，為使層間位移角達到規(guī)范要求，方案三較混凝土方案在頂層和16層多設了兩道加強層?？拐鸱矫?，混合結構方案的抗震性能較好，自重輕。

從經(jīng)濟指標來看，混凝土結構方案較混合結構方案的用鋼量低21．83 kg/m2，混凝土用量是混合結構方案的1．33倍，增加了0．37萬m3。從造價上看，方案一最低，方案三最高。從施工可行性方面看，方案三施工速度較快，約4 d～5 d 1層，可比混凝土方案提前約3個～4個月完工，且鋼梁與鋼管混凝土柱節(jié)點連接簡捷，便于施工。方案二混凝土梁與鋼管混凝土柱節(jié)點連接施工難度較大。通過對比分析和綜合考慮，業(yè)主選擇方案一為最終的實施方案。

［1］DBJ/T 15-46-2005，廣東省實施《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ 3-2002)補充規(guī)定［S］．

［2］JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程［S］．