石家庄华润中心城市综合体结构设计关键点

  张国彦，  李刚强，  杨  勇，  陈彬磊

  （1华润置地（北京）股份有限公司，北京100035；2北京市建筑设计研究院有限公司，北京100045）

[摘要]  石家庄华润中心属华润置地万象城系列城市高端综合体项目，裙房单元尺寸约143m×250m，7层裙房上设置4个超高层塔楼。为满足建筑使用功能及立面美观，未设置永久伸缩缝、防震缝，形成多塔楼超长结构。从地震扭转控制、塔楼地震力评估、超长结构裂缝控制角度，结合SATWE和ETABS程序分析结果，阐述了石家庄华润中心城市综合体设计中三个关键性问题，并给出了相关的解决措施。

1  工程概况

 石家庄华润中心属华润置地万象城系列城市高端综合体项目，位于河北石家庄市桥西区，市中心主干道中华大街和中山西路的交口东南角。是华润持有并经营的集零售、餐饮、娱乐、办公等诸多业态于一体的大规模、现代化、高品质的商业综合体。该工程地下4层，地上为1个综合体结构单体，出裙房有4栋塔楼。A塔地上37层，主要屋面高度为158. 8m；B塔地上35层，主要屋面高度为150. 7m；C塔地上40层，主要屋面高度为138. 4m；D塔地上40层，主要屋面高度为138. 4m。裙房地上7层，主要屋面高度为40.3~45m。石家庄华润中心建筑效果图如图1所示。裙房与4个塔楼之间未设置永久伸缩缝、防震缝，工程结构单元尺寸为143m×250m。结构整体平面布置如图2所示。

 基本结构设计参数为：结构安全等级二级；结构设计使用年限为50年；结构重要性系数Yo=1.0；抗震设防烈度为7度；基本地震加速度为0. lOg；小震地震影响系数0.08；设计地震分组为第二组；建筑场地类别为Ⅲ类；基础设计等级为甲级。根据《建筑工程抗震设防分类标准》( GB 50223-2008)，商业裙房按照重点设防类建筑进行设计。

 主要材料如下：墙柱采用C40~C60混凝土，梁板采用C30混凝土；纵向钢筋为HRB400，横向箍筋为HPB300，HRB400；钢材采用Q345C，Q345B。塔楼主要竖向构件尺寸如表1所示。

2  整体结构体系

 本工程塔楼和商业裙房之间不设置永久伸缩缝、防震缝，整体结构形成多塔楼超长不设缝结构体系。

 A，B塔楼均为办公楼，采用全现浇钢筋混凝土框架一核心筒结构体系。标准层楼盖采用主次梁楼盖体系，跨中设置两道次梁，走廊内梁截面300×700，走廊外梁截面300×800，核心筒内板厚120mm，其余板厚均为100mm。A，B塔楼的标准层平面布置分别如图3，4所示。

 C，D塔楼为公寓，采用全现浇钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系。标准层楼盖采用主次梁体系，跨中设置两道次梁，走廊次梁截面200×700，室内次梁截面200×980，外框梁截面300×1 000，板厚llOmm。标准层平面布置图见图5，6。

 商业裙房为现浇钢筋混凝土框架·剪力墙结构体系。地下4层为6级人防，采用主梁+大板体系，整体结构为框架-剪力墙结构体系；地下3层采用无梁楼盖体系；地下2层采用主次梁楼盖体系；地下1层采用主梁+大板楼盖体系。

3  大底盘扭转控制

 大底盘多塔整体结构成立与否的关键是能否控制大底盘的扭转位移比，也就是说，大底盘是否具备足够的抗扭刚度。大底盘的抗扭刚度影响因素如下：

 (1)塔楼及核心筒的分布。当塔楼高度大大超过裙房时，塔楼的质量非常大，对大底盘的影响大，塔楼及核心筒的分布位置对大底盘整体抗扭刚度的影响十分明显。比较理想的情况是塔楼对称均匀地分布于大底盘的周边。本项目塔楼的分布位置如图2所示，位置虽然不是十分理想，但是，除C塔基本分布于裙房中心位置外，A，B，D塔均分布于裙房周围，塔楼总体分布位置尚可。

 (2)裙房剪力墙或支撑。一般来说，如果塔楼的分布位置不太理想，就需要在裙房中设置足够的剪力墙或支撑来提高整体抗扭刚度。

 设计中，为了保证大底盘多塔结构方案可行，利用商业裙房中竖向交通盒设置一定数量的剪力墙，控制大底盘的扭转位移比。裙房剪力墙分布见图7。

4  整体结构方案分析

 分别采用SATWE及ETASB两种软件对4栋塔楼及整体结构进行分析。图8为整体结构计算模型。整体结构计算统计结果见表1和表2，各楼层的层间位移角和扭转位移比曲线如图9～12所示。层间位移角、扭转位移比均在可控制范围内，整体结构方案可行。

5  塔楼地震力评价

 为了进一步评估塔楼地震力，建立整体模型与独立单塔模型并分别进行计算，8层以上楼层剪力比较结果如图13～16所示。由图可以看出：相对独立模型，整体模型地震力对各塔楼弱轴均有不同程度的放大作用；而对强轴放大效应不明显，甚至出现不同程度的减小现象。同时，底盘周边的塔楼（A塔和B塔）的地震力放大作用较为明显。8层基底剪力对比结果见表3。在设计过程中，应采用独立单塔模型及整体模型包络设计方法。

6  楼板应力分析

 考虑到正常运行时，裙房有外幕墙和屋顶保温，并有空调运行，因此，在正常运行时，可以认为裙房室内温差非常小。裙房楼板合拢温度为15℃，温度荷载分别按升温15℃和降温15℃考虑。采用ETABS软件进行分析。

 升温工况下楼板压应力分布如图17，18所示，由图可以看出，楼板压应力大部分处于0~2. SMPa之间，最大压应力为5～6MPa，小于混凝土抗压强度标准值。降温工况下楼板拉应力分布如图19，20所示，由图可以看出，楼板拉应力大部分处于0～2MPa之间，在楼梯、电梯筒口周围区域及楼板有效宽度较小区域易产生应力集中现象。

 通过楼板应力分析可知，在正常使用阶段，温度变化不大的情况下，楼板应力均在可接受范围内。

7  超长控制措施

 本工程属于超长建筑结构，为避免混凝土收缩裂缝及温度裂缝的产生，采取如下措施：

 1)严格控制水灰比、选用水化热低和凝结时间长的水泥、选用含泥量小且级配良好的骨料。2）梁板构件掺入适量粉煤灰和缓凝型外加剂。3）每隔35m左右，交替设置膨胀加强带和施工后浇带，其中，膨胀加强带宽2m，混凝土内掺入膨胀剂，施工时随楼板一同浇筑；施工后浇带宽0. 8m，混凝土内掺入膨胀剂，周边楼板施工60d后浇筑。施工后浇带及膨胀加强带设置位置见图21。4）对于温度裂缝的控制，通过数值分析，主要采取了增加长向梁构件的腰筋、拉通长向楼板上铁等措施。5）加强屋顶和外墙保温措施。6）尽可能控制结构合拢温度，在低温下合拢。7）在施工工艺方面，采用跳仓工艺浇筑，并采用二次振捣工艺，且严格控制现浇混凝土的入模温度、严格控制现场浇筑混凝土构件的内外温差及严格按施工验收规范的要求做好混凝土养护工作。

8  结论

 (1)对整体结构的分析结果表明，整体结构扭转在可控制范围内，扭转位移比及层间位移角等指标均满足规范限值要求，整体结构方案可行。

 (2)独立单塔模型及整体结构模型的地震力分析结果表明，相对独立模型而言，整体模型地震力对各塔楼弱轴均有不同程度的放大作用；而对强轴放大效应不明显，甚至出现不同程度的减小现象。设计时，水平位移指标和承载力设计均按整体分析和独立分析的包络结果控制为宜。

 (3)通过楼板应力数值分析和一系列裂缝控制措施来解决结构超长问题是可行的。