武漢萬(wàn)達(dá)瑞華酒店裙樓大懸挑結(jié)構(gòu)受力分析

李衛(wèi)勇

(北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司廣州分公司,廣東廣州 510030)

武漢萬(wàn)達(dá)瑞華酒店裙樓大懸挑結(jié)構(gòu)受力分析

李衛(wèi)勇

(北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司廣州分公司,廣東廣州 510030)

某酒店為局部樓板不連續(xù)、扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、豎向不規(guī)則的超高層建筑。由于建筑功能需要,裙樓3到6層形成空間大懸挑結(jié)構(gòu),受力較為復(fù)雜。本文通過(guò)建立三維有限元模型,對(duì)該部位的內(nèi)力、變形、樓板應(yīng)力及舒適性進(jìn)行分析。根據(jù)分析結(jié)果,對(duì)薄弱部位進(jìn)行加強(qiáng)處理,確保了結(jié)構(gòu)的安全。

高層建筑 大懸挑 結(jié)構(gòu)分析

1 工程概況及結(jié)構(gòu)體系

武漢萬(wàn)達(dá)瑞華酒店位于武漢中央文化區(qū)--楚河漢街，是萬(wàn)達(dá)酒店及度假村投資并管理的首家奢華酒店， 2014年上半年開業(yè)。項(xiàng)目總建筑面積約7．08萬(wàn)平方米(其中地下建筑面積為8500平方米)，地下4層，地上30層(裙樓5層)，建筑總高度147米[1]。（如圖1所示）

結(jié)合建筑平面功能、結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性及受力合理性，本工程采用延性較好的混凝土框架柱-核心筒抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。塔樓平面投影尺寸為40mX40m，外框架柱柱距主要為10m～15m。裙樓部分有5層，主要由酒店大堂、宴會(huì)廳、設(shè)備用房及屋頂花園等組成，和主樓連為一體。3到5層形成8．5m的局部空間大懸挑。

2 大懸挑部位結(jié)構(gòu)布置

裙樓大懸挑結(jié)構(gòu)平面如圖2所示。裙樓部分的樓蓋體系以鋼筋混凝土主次梁體系為主；部分大跨度樓蓋和大懸挑樓蓋，如宴會(huì)廳(+16．0m)及宴會(huì)廳屋蓋(+28．0m)等采用后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁體系，通過(guò)預(yù)應(yīng)力保證構(gòu)件的撓度和裂縫寬度的控制。懸挑梁截面為500x2000或600x2000。

3 大懸挑結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力

考慮整體受力的復(fù)雜性，利用MIDAS及PKPM軟件進(jìn)行模型整體分析。

對(duì)3～5層8．25m懸挑結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明，D+L下最大變形40mm，計(jì)算跨度16．5m，撓度1/413，滿足規(guī)范限值1/300要求。從懸挑部位軸力情況可看出，懸挑外側(cè)部分豎向柱設(shè)計(jì)包絡(luò)工況(考慮豎向地震作用)下產(chǎn)生拉力，最大拉力為296kN，小于混凝土柱抗拉承載力；部分柱豎向壓力，最大壓力為647kN。

圖1 建筑效果及結(jié)構(gòu)三維圖

圖2 裙樓3～5層結(jié)構(gòu)平面布置

從懸挑部位彎矩分布可看出，4層大懸挑形成共同受力的空間作用體系，較均勻分擔(dān)設(shè)計(jì)包絡(luò)工況下產(chǎn)生的彎矩，通過(guò)對(duì)懸挑梁進(jìn)行合理配筋，可以保證懸挑部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形要求。從懸挑支撐柱彎矩分布可以看出，支撐柱在設(shè)計(jì)包絡(luò)工況下樓層處產(chǎn)生較大彎矩，在施工圖階段加強(qiáng)該方向縱筋配置以抵抗所產(chǎn)生的彎矩。

4 大懸挑結(jié)構(gòu)舒適性及樓板應(yīng)力分析

對(duì)懸挑樓層豎向自振周期進(jìn)行計(jì)算，裙樓懸挑8．25m局部樓層豎向自振周期為0．333s(3HZ)。根據(jù)“高規(guī)”3．7．7條及條文解釋[2]，樓蓋結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)頻率不宜小于3HZ，以保證結(jié)構(gòu)具有適宜的舒適度，避免跳躍時(shí)周圍人群的不舒適。本工程懸挑樓層舒適性符合規(guī)范要求。

為確?？拐鹦阅苣繕?biāo)[3]的實(shí)現(xiàn)，確保中震作用下樓板能夠可靠有效傳遞地震等水平力，保證結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)性能，對(duì)結(jié)構(gòu)層3層大開洞樓板利用midas Gen軟件進(jìn)行了中震下樓板的彈性應(yīng)力分析。結(jié)果表明，3F大開洞轉(zhuǎn)角處樓板應(yīng)力最大為1．5MPa，設(shè)計(jì)板厚為150mm，考慮到樓板還需承受一定的豎向力，增加樓板配筋率為0．3%，雙層雙向拉通，保證其中震不屈服，并控制大震的剪壓比。

5 扭轉(zhuǎn)規(guī)則性分析

從建筑平面看，由于塔樓偏置及樓層板開洞原因，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)偏心率超過(guò)規(guī)范要求，因此，在結(jié)構(gòu)體系上，采用框架核心筒結(jié)構(gòu)體系，從而使結(jié)構(gòu)具有了良好的整體抗側(cè)和抗扭性能。結(jié)構(gòu)的自振特性前兩個(gè)周期比較接近，而且平動(dòng)系數(shù)顯示第一和第二振型為明顯的Y和X方向振動(dòng)，第三振型為扭轉(zhuǎn)振型，其與X方向及Y方向的平動(dòng)周期比均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的0．85。兩個(gè)方向的平動(dòng)周期比均遠(yuǎn)小于規(guī)范限值，顯示了結(jié)構(gòu)具有更加良好的抗扭剛度。

本結(jié)構(gòu)裙樓2～6層存在樓板不連續(xù)、偏心布置(由于核心筒偏置，裙樓到塔樓收進(jìn)時(shí)X方向部分樓層偏心率＞15%)等平面不規(guī)則特性。計(jì)算中采用剛性樓板假定，計(jì)算結(jié)果表明，在考慮偶然偏心影響的地震作用下，局部樓層最大扭轉(zhuǎn)位移比為1．32小于1．40，滿足“高規(guī)”3．4．5條要求不宜大于1．2，不應(yīng)大于1．4。第一扭轉(zhuǎn)周期與X向和Y向的平動(dòng)周期比均小于規(guī)范0．85的要求，顯示結(jié)構(gòu)具有較好的抗扭規(guī)則性。

6 設(shè)計(jì)措施

本工程具有樓板不連續(xù)、空間大懸挑等不利因素，在設(shè)計(jì)中充分利用概念設(shè)計(jì)的方法，對(duì)結(jié)構(gòu)存在的各種不利情況進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，采用不同軟件進(jìn)行計(jì)算，并提出相應(yīng)的處理方案和措施，在設(shè)計(jì)中對(duì)關(guān)鍵構(gòu)件采取更為嚴(yán)格的抗震構(gòu)造措施。

針對(duì)樓板不連續(xù)，根據(jù)分析結(jié)果針對(duì)性對(duì)樓板薄弱位置加大板厚及提高配筋率，板鋼筋雙層雙向拉通，并在樓板洞口邊緣的結(jié)構(gòu)梁適當(dāng)配置受拉腰筋；針對(duì)大懸挑結(jié)構(gòu)及穿層柱，在大懸挑結(jié)構(gòu)的計(jì)算中考慮豎向地震作用，要求懸挑梁滿足中震彈性，大震不屈服的性能目標(biāo)。

[1]超限高層建筑抗震設(shè)防審查可行性報(bào)告(萬(wàn)達(dá)酒店)[R].廣州:廣州珠江外資建筑設(shè)計(jì)院有限公司,2012.

[2]JGJ 3-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[3]GB 50011-2010,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010.