关于某商务楼钢框架—钢筋混凝土核心筒结构设计

【摘 要】湖南某商务楼结构体系采用钢框架-钢筋混凝土核心筒（剪力墙）结构，主楼3～5层设有超大悬挑楼层。根据工程特点分析了核心筒及剪力墙、悬挑结构的结构方案设计，并以SATWE软件为主，ETABS中文版进行复核对风荷载作用下的结构抗侧力进行计算分析，大悬挑部分采用平面框架模型补充计算分析，分析结果表明各项指标均满足规范要求。
【关键词】钢框架-钢筋混凝土核心筒；大悬挑结构；结构计算；抗侧力分析；

1、工程概况

湖南某商务楼，总建筑面积66500m2，主楼总层数为38层，高为126.22m；裙楼为4层，高为20.35m，地下室共2层。主楼在层2～6范围内设有总层数为3～5层的大悬挑楼层，悬挑尺寸至主楼边缘算起为20～32m。层2楼面～屋顶层在建筑平面的中心区域均设置大开洞形成中庭。
结构设计标准：设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数为1.0，地基基础设计等级为甲级，根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）的规定，本工程所在地地震动峰值加速度<0.05g，结构设计按非抗震设计。主楼的基本风压值：w0=0.50kN/m2（100年一遇），地面粗糙度按C类考虑。

2、结构体系

为尽可能缩短工期，同时便于主楼大悬挑结构的设计，结构体系采用钢框架-钢筋混凝土核心筒（剪力墙）结构，核心筒及剪力墙采用现浇钢筋混凝土结构，框架柱采用矩形钢管混凝土柱，框架梁及楼面次梁采用H型钢梁，楼板采用现浇板及现浇板-压型钢板组合楼板。±0.000层及以下部分梁板采用普通钢筋混凝土结构，钢管混凝土框架柱在地下层1处过渡为型钢混凝土柱，地下层2为普通钢筋混凝土柱。

2.1核心筒及剪力墙的布置

标准层平面呈不规则的椭圆形，典型柱网尺寸为6.0m×6.0m。在结构平面的上、下两端各布置一个核心筒或剪力墙区，下端区域的核心筒为主楼部分的主要核心筒，结构平面上端在层9以下布置另一个核心筒，该核心筒在层9楼面以上渐变为4片钢筋混凝土剪力墙。上述核心筒及剪力墙一方面作为主体结构的主要抗侧力构件，同时作为大悬挑结构的主要嵌固端。核心筒及剪力墙分别布置于结构平面的两端，减小了结构质心、刚心的偏心距，使整体结构具有较大的抗扭刚度。图1，2分别为主楼层4及标准层结构平面布置图。

2.2悬挑结构布置

悬挑楼层的结构形式采用5榀跨层钢结构悬挑桁架GHJ-1～GHJ-5（图1），GHJ-1沿建筑外轮廓柱网布置，悬挑尺寸为32m，桁架杆件自桁架根部（轴④处）一直向内跨延伸至轴①处；GHJ-2沿轴○1E布置，悬挑尺寸为25.5m，桁架弦杆直接伸入核心筒剪力墙内；GHJ-3沿轴○F布置，悬挑尺寸为31.0m，桁架弦杆在轴④处分支为两根杆件后分别伸入核心筒的剪力墙内；GHJ-4，GHJ-5分别沿轴○K，○M布置，悬挑尺寸为23.5，19.6m，两榀桁架的弦杆进入主楼后，经过一定角度的转折，桁架弦杆伸入结构的另一核心筒剪力墙内。图3为桁架弦杆的分支以及弦杆在核心筒内的延伸锚固，图4，5为受力较大的桁架GHJ-3，GHJ-4立面图，图6为桁架弦杆与核心筒端柱的连接做法。
为了加强桁架平面内的刚度，桁架主杆件的汇交节点均采用刚性连接节点。由于主杆件的节点处有较多平面内及平面外的杆件汇交，为了满足刚性连接的要求，同时便于节点与周边杆件的连接处理，桁架的节点大多采用铸钢件节点，周边杆件与铸钢件节点之间采用坡口焊等强连接。桁架平面内的一些仅承受楼面荷载的次要杆件（如GHJ-3中层3，5楼面梁、GHJ-4中层5楼面梁等）与桁架斜腹杆的连接均采用铰接。各榀桁架间以钢框架梁及现浇楼板相连，GHJ-3，4的间距为24m，而相邻桁架的间距为4.8m及6.0m，为减小桁架平面外框架梁对桁架的不利影响，24m跨大梁与桁架竖杆的连接采用铰接，其余跨框架梁与桁架竖杆的连接采用刚接。桁架间在适当部位设置平面外的人字形或交叉形支撑，加强悬挑桁架平面外的稳定性。

2.3主楼结构使用材料及主要构件尺寸

柱、剪力墙混凝土强度等级：0～C35（受当地商品混凝土供应条件限制，最高只能做到0）；梁、板混凝土强度等级：C30；型钢及钢板：层15楼面某商务楼钢框架—钢筋混凝土核心筒结构设计相关范文由写论文的好帮手www.udooo.com提供,转载请保留.以下（含）：Q345GJBZ15（t≤40mm），Q345GJBZ25（t>40mm），层15楼面以上：Q345GJB，Q235复GJB；铸钢件：G20Mn5。
矩形钢管混凝土柱：1400×1400×60（壁厚）～700×700×20；剪力墙厚度：600～200；框架梁：H800×300×12×30，H600×300×10×16；悬挑桁架上弦杆：矩形钢管1200×500×50～ 700×500×30；悬挑桁架下弦杆：矩形钢管800×600×80～800×500×50；悬挑桁架斜杆：矩形钢管800×600×80～500×500×30；悬挑桁架竖杆：矩形钢管600×600×50 ～500×500 ×30。

3、主楼结构计算

本工程结构整体分析以SATWE软件为主，同时采用ETABS中文版进行复核，大悬挑部分采用平面框架模型补充计算。

3.1整体结构计算

SATWE计算中，悬挑桁架水平杆件以梁单元输入，由于部分桁架的上、下弦杆为倾斜布置，上、下弦杆上的较多节点都不在楼层标高处，该部分弦杆需简化为楼层标高上的水平梁杆件。竖杆以柱单元输入，斜杆以斜柱单元输入，桁架所在各楼层的楼板需考虑弹性楼板检测定（弹性膜），结构整体计算的风荷载按规范取值。
大悬挑楼层对主体结构产生较大的倾覆弯矩，该倾覆弯矩与风荷载产生的倾覆弯矩将共同作用于主体结构。由于本工程的特殊性，SATWE在整体抗倾覆验算中存在一些不足，因此，主楼的抗倾覆验算按以下策略进行补充计算（图7）：某商务楼钢框架—钢筋混凝土核心筒结构设计相关范文由写论文的好帮手www.udooo.com提供,转载请保留.