南京绿地紫峰大厦超高层混合结构设计.pdf

第 3 7卷 第 5期 建筑 结构 2 0 0 7年 5月 南京绿地紫峰大厦超高层混合结构设计 闫 锋 周建龙 汪大绥 郑 利 郎 婷 ( 华东建筑设计研究院有限公司 上海 2 0 0 0 0 2 ) [ 提要] 南京绿地紫峰大厦是一幢屋顶高度达 3 8 1 m的超高层结构， 采用嵌岩灌注桩和最大厚度达 3 ．4 m 的基 础底板 ， 选择了带有加强层的框架． 核心筒混合结构体系针对结构的荷载和地震作用取值、 振型信息、 风和地 震作用下的计算结果比较、 规范验算等 内容进行了介绍 ； 并且对于结构设计 中的特殊问题如伸臂与带状桁架 的设置、 转换柱的处理、 施工顺序加载分析、 竖向变形差异问题以及弹塑性分析等方面进行了深入探讨 [ 关键词] 超高层建筑框架． 核心筒结构特殊问题计算分析 S t r u c t u r a l D e s i g n o f Na r d i n g G r e e n l a n d Z i f e n g Ma n s i o n S u p e r Hi g h - r i s e B u i l d i n ~Y a n F e n g ，Z h o u J i a n l o n g ，Wa n g D a s u i ， Z h e n g L i ，L a n g T i n g( E a s t C h i n a A r c h i t e c t u r a l D e s i g n＆ R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ． ，L t d ． ， S h ang h a i 2 0 0 0 0 2 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e N anj i n g G r e e n l and Z i f e n g Mans i o n i s a s u p e r h i gh s t r u c t u r e ， o f w h i c h r o o f h e i ght i s 3 8 1 m e t e r ． I t a d o p t e d b u i l t ． i n r o c k p i l e f o u n d a t i o n an d t h e ma x i ma l t h i c k ne s s o f s o l e p l a t e i s 3．4 me t e r ．T h e s t ruc t u r al s y s t e m of t he man s i o n i s f r a me ． c o r e wall w i t h o u t ri g g e r s an d b e l t me m b e rs．I t wa s i n t r o d u c e d f o r rud i me n t al c alc u l a t i n g r e s u l t s u c h as mo d e，d i s p l a c e me n t r e s p o n s e s u n d e r h o r i z o n t a l a c t i o n s ． S o me e x c e p t i v e p r o b l e ms s u c h as o u t r i g g e r s an d b e l t me mb e rs ， t r a n s f e r c o l u mn s ， c o n s t ruc t i o n s e qu e n c e an aly s i s ，v e r t i c al d e f o r ma t i o n d i ffe r e nc e，e l ast i c an d p l ast i c an aly s i s are di s c u s s e d． Ke y w o r d s ： s u p e r h i gh b u i l d i n g ； f r a m e - c o r e w al l s t r u c t u r e ；e x c e p t i v e p r o b l e m s ； c alc u l a t i n g anal y s i s l 工程概 况 南京 国资绿地 紫 峰大厦 座落于南 京市 鼓楼 区 ， 与 鼓 楼大厦相邻 ， 地 块红 线 面积约 为 1 8 7 2 2 m 2 。

紫峰 大 厦屋 顶高度 3 8 1 m， 天 线顶 尖 高度 4 5 0 m， 是 一幢地 下 4 层 ， 地上 7 0层 的办公 及酒 店双 用建 筑 ， 还包 括一 个 7 层 的裙房和一个 2 4层 的办公副楼 ， 建成 后将成 为南京 的地标建筑 和江苏省第一高楼紫峰大厦地下室 为车 库及设备用房 ， 主 楼 的层 1 ～9和裙 房 为商业 、 影院及 会议 中心用房 ， 主楼 的层 1 1 ～3 4为办公 空间 ， 主楼 的 层 3 6～6 4为酒 店 用房 包 括地下 室 的建筑 总 面积 约 为2 6 1 0 0 0 m 紫峰大厦的建筑效 果见图 1 该建筑结构 安全 等级 为一级 ， 地 基基础 设计 等级 为 甲级 ， 结构抗震设 防烈度 为 7度 ， 设计地震分 组为第 一 组 ， 建 筑场 地 类 别属 Ⅱ类 ， 基本 风 压 取 0 ． 4 5 k N ／ m 2 地 下水位埋藏深度 为 5． 1 0～8 ． 9 2 m， 地下水对混凝 土无 侵蚀性 2 地基与基础 根据地质勘察 报告 和工程特 点 ， 考 虑到 紫峰大 厦 主楼为超 高层建筑 ， 整个建筑场地平面较大 ， 基础底 板 埋深横截 面 为不 同的 岩土层 且 承载 力差 别 较大 等特 征 ， 结构采用桩筏基础 ， 以满足承载力要求 和沉降差异 控制要求 。

主楼采用厚 3 ． 4 m的钢筋混凝土基础底板 ， 底板 之下是直径 2 m， 扩底 4 m， 桩长在 6～3 0 m之 间变化 的人工挖孔 灌注 桩 群 桩基 础 ， 桩 底 是 中风 化安 山岩 2 0 裙房 基 础 底 板 厚 度 是 1 ． 3 m， 由位于 柱子 下 面一 柱一 桩 的 人工挖 孔 灌 注桩 支 承 由于 存在 4层地下室 ， 基础底板 顶 面相 对标 高 为 一2 0 ． 4 m， 基 础 埋深 较 大 ， 地 下 水 浮 力 也 较 大 ， 所 以裙 房范围 内部分桩 是 按 照抗拔桩来设计 的 地 下室 最 大 长度 大约 为 1 5 0 m， 最大 宽度 大约 为 1 3 0 m 因为建筑及使用功 能的要求 ， 地下 室不 设 永 久缝 设 计 中 结合考 虑 主楼 和裙 房 预期 存 在的沉降差异问题 ， 在 主楼 与 裙房交界 处 和 附楼 的侧 边 分 别设 置 了一 道 后 浇带 ( 见 图 2 ) ， 配合相应 的后浇 带处理措 图 1 建筑效果 图 施和大体积混凝 土浇筑 处 理措施 ， 解 决了超 长结 构 的 混凝土收缩裂缝 问题 和主楼 与裙房之 间的沉 降差异在 基 础底板 中产生过大内力 的问题 。

3 结构设计与计算 3 ． 1结构体系 紫峰大厦采 用 了带有 加强 层 的框 架． 核心 筒混 合 结构体系 ， 采用 型钢混凝土柱 、 钢梁和钢筋混凝 土核心 图 2 结构后浇带设置 图 3 结构平面布置 图4 伸 臂及带状桁架布置 筒 ， 在层 1 0， 3 5 ， 6 0处共设 置 了三个加 强层 核 心筒位 于结构三角形平 面的 中心位 置， 见 图 3 ， 其 面积大约 占 整个 结构平 面 面积 的 2 7 ％， 剪 力墙厚度 在 1 5 0 0 m m到 4 0 0 m m范围内变化 ， 各片 剪力 墙通过 连梁 连接 构成 一 个封闭 的简体 ， 为 结构提 供 了大部分 的抗侧 刚度和抗 扭刚 度 型 钢 混 凝 土 组 合 柱 的 直 径 在 1 7 5 0 咖到 9 0 0 m m范 围内变化 外 围抗弯钢梁一 般 为 W6 0 0 X 1 8 0 x 1 0×1 6 在 每个加强 层处 放置 了高 8 ． 4 m 的伸 臂桁 架把周边 型钢混 凝土柱 与核 心筒连接 在一 起 ， 并且 配 合伸臂桁架还设 置 了周 边带状 桁架 ， 把 周边 型钢混凝 土柱连接在一 起 ， 从 而使 柱 子受力 更 加均 匀 ， 见 图 4 。

外伸桁架 与带状桁架的设置显著增 强了结构 的抗侧移 能力 周边 的型钢混凝 土柱与周边钢梁 刚性连接 ， 构成 抗弯矩框架 ， 形成了主楼的第二道抗侧力体 系 从 基础底 面到层 2 2的高度 范围内 ， 核心筒外 围剪 力墙厚 度一般 为 1 m， 核心筒三角形顶 部剪力墙厚 度一 般为 1 ． 2 m， 最顶部 的一 片剪力墙厚 度为 1 ． 5 m； 从层 2 3 到层 6 0高度 范 围 内， 核 心 筒 外 围剪 力 墙 厚 度一 般 为 0 ． 8 m， 核心筒三角形 顶部 剪力 墙厚 度一 般 为 1 ． 0 m， 最 顶部 的一 片剪力墙厚 度为 1 ． 2 m； 在层 3 6处 ， 核 心筒三 角形底 边内收一格减 小 ， 见 图 9 ； 在层 6 1以上 ， 核心筒 外围剪力墙厚度一般 为 0 ． 4 m， 核心筒 三角形顶 部剪力 墙厚度为 0 ． 6 m 紫峰大厦的重力 荷载抗力结构体系是 钢筋混凝土 核心筒 支承筒 内的钢筋混凝土楼板 ， 外 围组 合柱 、 抗弯 钢梁 、 核心筒 剪力墙和 钢混组 合梁支 承着 压型钢 板混 凝土组 合楼板 3 ． 2荷载和地震作用 结构承受重力 荷载 、 风 荷载 和地 震 作用 。

加拿大 R WD I 工程顾 问公 司进行 了紫峰大厦 的风洞试验工作 ， 风洞试验按照每 1 5 一个方 向施加风 荷载 ， 得到最不利 风向角为垂直于结构平面三角形腰 的方 向根据场地 地震 安全性评价报 告 ， 场 地特 征周期 取 为 0 ． 3 6 s ， 代替 规范 的 0 ． 3 5 s ； 地 震影 响系数 最大值 取为 0 ． 1 2 ( 阻尼 比 为 0 ． 0 5 时) ， 代 替规 范 的 0 ． 0 8 主楼结 构抗 震等 级 为 特一级， 抗侧力 结构按 照小震进行设计( 特一级构 件 内 力放大) ， 并且进 行 中震 弹性 的复核 ( 不考虑 构件 内力 放大) ； 核心筒 的抗剪强度和伸臂桁架及周边带状 桁架 的强度要进行大震作用下的校核小震 作用下 的地 震 作用参数按照安 全评估报 告选取 ， 中震 和大震 作用 下 的参数按照规 范选取大震作用下结构计算 时使用 荷 载标准值和材料 强度标 准值 层间位移角还是采 用小 震作用下 的结果来满 足规范要求 3 ． 3振型信息 在 设 计 中 使 用 了 国 际通 用 的 结 构 有 限 元 软 件 E T A B S中文版进 行分析与设计 ， 用杆单元模拟柱 和梁 ， 用壳单元模 拟 剪力墙 ， 用 膜单元 模拟楼 板。

使用 国 内 软件 S A T WE进行校核 计算 出 的结构周期 见 表 1 ， 表 中两个软件 的计 算结 果表 明， 结构 的主振 型以平 动为 主 ， 扭转振型 的周期与平动周期之 比较小 ， 体现 出结构 设计 的合理性 两个软件 的计算 结果 较为接 近 ， 从 侧 面反映出结构建模与分析的正确性 周期计 算结 果( S ) 表 1 r ， 参数 ( 向平动) ( Y向平动) ( 扭转 ) I E T ABS 6 ． 6 0 5． 2 5 2 ． 5 5 0 3 9 S ATWE 6 ． 4 3 4． 6 0 2 ． 1 5 。