广州某超高层建筑结构设计

【摘 要】超高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物，如何对超高层建筑进行合理的结构设计，一直都是结构设计中值得探讨的课题。本文合计广州太古汇办公楼1的工程实践, 对超高层建筑结构设计进行了初浅的介绍, 以供结构设计人员参考。

【关键词】超高层建筑；结构设计

1. 工程概况

太古汇为太古汇广州发展有限公司在广州市天河路与天河东路交汇处的西北角建造的大型综合式项目。本项目的净用地面积为43980平方米，总建筑面积约为457584 平方米。项目包括三座塔楼：一号塔楼为一座主体39层高的办公楼，二号塔楼为一座主体29层高的办公楼，酒店A为一座主体28层高的酒店；一座约58米高的文化中心(包括剧院、图书馆、展览厅等)，及用作商场、电影院、宴会厅、停车场的裙楼及四层地库。地库深度为21米，开挖深度约为23米。

办公楼1为太古汇项目最高的一栋塔楼，其中主体结构高度182.6米，并在顶部设29.4米钢结构屋顶，建筑总高度212米。主体结构采用混凝土框架－核心筒结构体系。办公楼1平面大致成正方形；东南及西北角做切角设计，切角尺寸每层变化，营造出弧形建筑立面；同时为配合弧形外立面，办公楼1东南及西北角4根柱子设计为斜柱，最大斜率约6°。办公楼1标准层层高4.2米；一层大堂部分贯通二层，层高达14米；四层层高8.4米，中段设两个设备层/避难层，层高达8.1ｍ。

1）办公楼1标准层结构平面图

2）办公楼1剖面图

2. 设计标准确定

1）结构设计标准确定

办公楼结构安全等级为二级；结构设计使用年限为50年；根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2004），办公楼1为标准设防类（丙类）建筑。

2）高层建筑类别确定

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)4.2.1条要求，钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和宽高比应分为A级和B级。B级高度高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可较A级适当放宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应加严，并应符合相关条文规定。

办公楼1为框架－核心筒结构，7度设防。根据“高规”表4.2.1-1，A级高度，7度抗震框架－核心筒结构的最大适用高度为130米；根据“高规”表4.2.1-2，相同条件B级高度的最大高度为180米；办公楼1主体结构高度182.6米，属于超B级高度超限高层。同时，由于办公楼1采用型钢混凝土柱设计，根据《广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定》（DBJ/T15-46-2005）表10.1.2规定，型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构的最大适用高度为190米，本工程并未超限，所以，办公楼1仍按B级高度高层建筑进行设计。

3）抗震等级确定

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)表4.8.3规定，B级高度，7度设防的框架－核心筒结构的框架及核心筒抗震等级均为一级。

3. 设计荷载

1）楼面设计荷载

楼面设计荷载基本上按照建筑结构荷载规范取值，然而有部份位置按太古汇广州发展有限公司要求增加活荷载。本项目的附加恒载及活载取值见下表。

2）风荷载

a)规范取值

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006）规定，广州市地区50年重现期基本风压为0.50KN/m2 ; 100年重现期基本风压为0.60KN/m2。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)第3.2.2条要求，对于对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压按100年重现期风压值考虑。根据“高规”附录规定，办公楼1属于对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压需按100年重现期风压值考虑。同时，根据《广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定》（DBJ/T15-46-2005）第2.2.2条，计算高层结构水平位移时，按照50年重现期的风压值计算。

结合上述规范，办公楼1计算位移时，按50年重现期的风压值计算；进行截面及配筋设计时，按100年重现期的风压值计算。

b)风洞实验

本项目聘请加拿大的RWDI风洞测试顾问进行风洞测试，以验证风荷载及塔楼结构是否符合舒适度之要求。有关风荷载方面，风洞试验得出结构风压小于规范要求，故此采用规范风压作结构分析及设计。有关行人舒适度方面，风洞模型于太古汇项目周边及范围之内共设有76个测试点用以分析行人舒适度。结果显示，于受风情况下，太古汇及周边的行人舒适度满意(超过80%时间，不论坐下或站立，都会感到舒适)；行人不会因烈风受到安全威胁(不会出现强于88km/hr风速的烈风)。

3）地震荷载

a)规范取值

计算地震影响时，办公楼1采用考虑扭转耦连的振型分解反应谱法，主要采用设计参数如下：

抗震设防烈度 7度

地震影响系数最大值 多遇地震 αmax=0.08*

罕遇地震 αmax=0.50

抗震设防类别 丙类

安全等级 二级

地震的分组 第一组

场地类别 II

设计基本地震加速度值 0.10g

特征周期 0.35s

同时根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)5.1.13条要求，本工程采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。

b)根据地震安全性评价报告验算αmax取值

本工程委托广东省工程防震研究院行了地震安全性评价工作，报告确认本工程场地抗震烈度为7度，并提供了现场的地面规准反应谱和加速度反应时程。本项目计算地震影响时，会按上述资料以振型分解反应谱法及时程分析方法进行分析及验算。根据场地安全性评价报告，场地地表下15米的地震动参数值比规范值大，αmax = 0.0996。然而本建筑物的基础在地下20米以下，持力层置于微风化岩层。基岩层的地震动参数值应比地表的地震动参数值小。故此本项目按现行规范值进行计算。 此外，根据规范及场地安全性评价报告提供的地震影响系数，可作出如下图的比较: