蘇州新城超高層酒店施工模擬分析

蘇州新城酒店結(jié)構(gòu)高度222.55 m，為超B級(jí)高度的超高層建筑。有必要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工模擬分析，觀察結(jié)構(gòu)在重力荷載作用下豎向變形的變化，以準(zhǔn)確評(píng)估重要構(gòu)件在重力荷載作用下的內(nèi)力變化，保證結(jié)構(gòu)的安全度。

超高層建筑； 重力荷載； 施工模擬； 框架-核心筒

TU974 A

［定稿日期］2022-07-05

［作者簡介］嚴(yán)健剛 （1988—），男，本科，工程師，從事土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

1 工程概況

本工程位于蘇州市高鐵新城南天城路南、澄陽路西，基地位置毗鄰蘇州高鐵北站，包括一棟60層高度222.55 m的酒店塔樓及2層的裙房組成，主樓部分3層地下室，其余地下2層，總建筑面積98 871 m2。建筑效果如圖1所示。 本項(xiàng)目集三星、四星、五星酒店為一體，并配套大型宴會(huì)廳。本文主要以酒店塔樓為例，介紹塔樓的施工模擬分析。

酒店塔樓和裙房均以地下室頂板作為嵌固端，設(shè)置100 mm寬的抗震縫從首層到裙房頂部將結(jié)構(gòu)分為酒店塔樓和裙房2個(gè)獨(dú)立的單體。塔樓共60層，包括出屋面樓層3層，并含有4層避讓層（8層、21層、34層、47層）。其中1層層高7.3 m，2層層高6.3 m，3層層高3.9 m，4～32層層高3.4 m，35～56層層高3.6 m，4層避讓層層高在5.2～5.4 m不等，剩余樓層層高在3.0～5.9 m不等。塔樓建筑平面大致呈方形，等效平面尺寸為36 m×36 m。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為7度（0.10g），建筑場地類別為Ⅲ類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場地的特征周期?。篢g=0.57 s（小震、中震），Tg=0.62 s（大震）。水平地震影響系數(shù)0.08（多遇地震），0.23（設(shè)防地震），0.50（罕遇地震）?；撅L(fēng)壓取0.45 kN/m2（重現(xiàn)期50年），位移計(jì)算按50 年一遇基本風(fēng)壓，承載力計(jì)算按50 年一遇基本風(fēng)壓的1.1倍，風(fēng)振舒適度計(jì)算按10年一遇的基本風(fēng)壓計(jì)算。

2 結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置

本工程酒店塔樓屬于超B級(jí)高度高層建筑，結(jié)構(gòu)形式采用型鋼混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)（型鋼混凝土柱+混凝土框架梁及核心筒），結(jié)構(gòu)高寬比為6.18，核心筒平面尺寸為16.4 m×16.4 m，核心筒高寬比為13.6。核心筒外墻截面最厚為1 100 mm，向上減小至350 mm，核心筒內(nèi)墻從200～550 mm減小至200 mm。外圍框架柱距為5.0～7.6 m，地下2～19層采用型鋼混凝土柱，19層以上采用鋼筋混凝土柱。底層柱最大直徑為 1 300 mm×1 300 mm，向上逐步減小至 800 mm×800 mm。外框架主要梁截面為300 mm×1 000 mm～400 mm×800 mm，內(nèi)框架主要梁截面為500 mm×750 mm～300 mm×750 mm。墻柱混凝土等級(jí)為C60～C40，梁板混凝土等級(jí)為C30。剪力墻地下1層至5層（底部加強(qiáng)區(qū)）采用特一級(jí)，地下2層及以下按層降低，其它均為一級(jí)；框架地下1層至頂層采用一級(jí)，地下2層及以下按層降低。主要結(jié)構(gòu)布置詳見圖2、圖3。

3 施工階段劃分

施工順序假定：

（1）混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間：7天。

（2）施工速度：核心筒、外框架均為每層7天，考慮到本項(xiàng)目外框主要為混凝土梁柱，所以按核心筒與外框同步施工劃分施工步。

（3）平均每層為一個(gè)施工步，主體結(jié)構(gòu)施工共60個(gè)施工步。

（4）主體結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)先填充墻和幕墻20個(gè)施工步，第80個(gè)施工步完成填充墻及幕墻施工。

（5）主體結(jié)構(gòu)、填充墻和幕墻施工完成后，在5個(gè)月內(nèi)完成裝修及設(shè)備安裝（第81施工步），投入使用，即產(chǎn)生活荷載（第82施工步）。

（6）計(jì)算投入使用后10年（83施工步）、30年（84施工步）、50年（85施工步）的豎向變形和柱墻軸力變化情況。

4 材料參數(shù)

在施工過程模擬分析中，考慮混凝土材料的時(shí)變特性，選取歐洲規(guī)范 CEB-FIP（1990）模型，包括混凝土強(qiáng)度隨齡期的發(fā)展變化，以及施工過程中和后續(xù)使用過程中，混凝土的收縮和徐變。

對(duì)于 CEB-FIP（1990）模型中的參數(shù)，蘇州室外年平均濕度為 76%左右，考慮到結(jié)構(gòu)主要處于室內(nèi)，本項(xiàng)目計(jì)算時(shí)考慮環(huán)境年平均相對(duì)濕度取 70%，水泥類型取 5（普通水泥），開始計(jì)算混凝土收縮徐變時(shí)的混凝土齡期取為 3 天。

該模型下 C60 混凝土的收縮徐變和抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間發(fā)展的曲線如圖4所示。

5? 施工步結(jié)果

施工步的豎向變形見圖5～圖8。

6 外框與核心筒長期豎向變形結(jié)果

考慮到本工程的對(duì)此性，選取KZ1和Q1 2個(gè)構(gòu)件，分析構(gòu)件的變形變化情況，核心筒選取J1作為變形觀測點(diǎn)（圖9）。

圖10、圖11為2個(gè)觀測點(diǎn)變形結(jié)果。

7 分析結(jié)論

由上圖可得到幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）由于外框柱軸壓比大于剪力墻軸壓比，所以外框柱豎向變形值大于核心筒的豎向變形，最大變形差發(fā)生在 25層位置。

（2）由于混凝土在高應(yīng)力下收縮和徐變發(fā)展，隨著時(shí)間推移外框柱與核心筒的變形差會(huì)逐年增加，結(jié)構(gòu)內(nèi)力會(huì)產(chǎn)生一定程度上的重分布。

（3）框架柱與核心筒剪力墻豎向差值最大值在 7～8 mm，施工適當(dāng)加強(qiáng)配筋。

綜上所述，超高層建筑有必要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工模擬分析，觀察結(jié)構(gòu)在重力荷載作用下豎向變形的變化，以準(zhǔn)確評(píng)估重要構(gòu)件在重力荷載作用下的內(nèi)力變化，保證結(jié)構(gòu)的安全度。

參考文獻(xiàn)

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

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

［3］ 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范： GB 50010—2010［S］. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2011.