全国人大机关办公楼结构设计

全国人大机关办公楼工程地上7层，地下2层，总高度为30m，结构平面由两个“回”形平面和中庭呈“目”字形平面组成。

在工程前期，由业主委托有关单位完成了全国人大机关办公楼工程岩土工程勘察报告、设防水位咨询报告、场地地震安全性评价工程应用报告，为结构设计的顺利进行提供有利的条件。

本工程建筑结构安全等级为一级，设计使用年限为50年，地基基础设计等级为甲级，结构的环境类别为地上一类，地下二类；防空地下室设计等级五级，地下工程的防水等级为一级，建筑物耐火等级为一级。

本工程抗震设防烈度为8度，相应的设计基本地震加速度值为0.20g，建筑抗震设防类别为乙类：建筑场地类别为Ⅲ类，设计地震分组为第一组；本场地地基土层无地震液化可能。

根据工程地质勘察报告，采用天然地基方案，基础形式为梁板式筏形基础。

主体结构采用现浇钢筋混凝土结构。上部结构采用框架――剪力墙结构，中庭大跨结构和南侧连体部分采用钢结构。

结构布置时，利用楼电梯间设置剪力墙，为满足建筑净高的要求，梁采用宽扁梁，结构高度与建筑净高、机电管线协调解决。

由于建筑立面和使用功能的要求，本工程不能设置永久伸缩缝、防震缝和沉降缝，整个结构为一个结构单元，结构单元总长度为171m，超过规范要求，属于超长结构，结构设计中采取了相应的设计和施工特殊技术措施。

±0.00绝对标高为45.800，抗浮设防水位标高为38.50m，基础底标高为34.48m。由于中庭部分仅有地下二层，基础抗浮不能满足要求，设计中通过在此范围基础底板上回填密度大于2.5t／m2的钢渣来解决基础抗浮问题。

由于建筑存在中庭，基础荷载极不均匀，为确保建筑的安全，委托北京市勘察设计研究院有限公司进行全国人大机关办公楼地基与基础协同作用计算分析，并根据提供的分析报告调整基础设计。

中庭部分结构设计是本工程的重点和难点，中庭部分结构存在的主要问题有

(1)中庭部分比较空旷，属于结构薄弱部位；

(2)中庭南侧入口处，为实现建筑使用功能的需要，首二层柱抽空，形成24m跨度的连体结构：

(3)中庭中部混凝土结构在三层以上出现单跨框架结构，

(4)三层顶有大跨度结构。

由此可见，中庭结构存在着结构竖向不连续、连体结构、楼板不连续、大跨结构等问题，对结构抗震不利，因此在结构设计中必须采取必要的结构加强措施。

针对以上问题，中庭结构设计中采取的主要措施有

(1)结合工程特点，制定相应的抗震性能化目标，并确定如下抗震计算分析原则

①在多遇地震作用下，对结构进行整体计算分析及所有构件承载力验算，

②在设防地震作用下，对转换构件进行承载力验算。

③在大震作用下，采用静力弹塑性分析方法对结构主要抗侧力构件及转换构件进行安全性分析。

④在多遇地震作用下，采用时程分析方法对结构进行整体计算分析、

(2)采用“PK―PM系列软件”和MIDAS／Ggn V.6.9.1中文版两个不同形式的结构分析与设计软件对结构进行计算分析。

(3)在结构选型时，为提高结构的抗震性能，中庭部分结构全部采用钢结构。

(4)在满足建筑使用功能的前提下，调整结构布置。

由于本工程高度为30m，属于高层建筑。中庭中部混凝土结构在三层以上出现单跨框架结构，不能满足高层建筑抗震设计规范的要求，因此，结合建筑使用功能的要求，在中部加设剪力墙，对结构进行加强。

(5)对连体结构进行方案比较

由于连体结构严重影响建筑的造型和美观，因此，连体结构与建筑专业协商共同处理。

在连体结构选型时有桁架方案、斜拉方案、空腹桁架方案三种形式可以选择。

桁架方案是利用一层结构布置转换桁架，结构比较简单，但对建筑的立面和使用有较大影响，斜拉方案较桁架方案简洁，但由于斜杆受力比较集中，斜杆和梁的截面较大，对立面也有影响：空腹桁架方案利用网格结构来进行转换，对建筑立面的影响较小，为减小结构截面，需加密网格，但对钢结构的施工要求较高，所有杆件都必须焊接。

经与建筑专业协商，最后连体结构采用空腹桁架方案。

通过全国人大机关办公楼工程的设计，我们深深感受到高完成度建筑作品是建筑、结构和机电专业共同创造性工作的结果，高完成度是B1AD不懈的追求。