高层办公建筑主体结构设计要点分析

【摘要】当前我国钢板组合剪力墙结构百米高层建筑总体数量少但种类繁多。本文依托乐山创新科技孵化大楼（钢板组合剪力墙结构百米高层）项目，从施工难度、工程进度及成本控制方面，总结地上主体结构的设计要点并提出建议，为今后该类结构体系的百米高层结构设计积累经验。

【关键词】钢板组合剪力墙；百米高层建筑；结构设计

1.工程概述

项目位于四川省乐山市高新区，总建筑面积99326.68m2，其中地上建筑面积63710.61m2，地下建筑面积35616.07m2。本工程包括1#、2#楼及地下车库。1#、2#塔楼为钢板组合剪力结构[1]。本文依托实际项目（1#塔楼），从施工难度、工程进度及成本控制方面，总结地上主体结构的设计要点并提出建议（见图1）。1#塔楼为带裙房的高层建筑，建筑功能为办公和公寓。结构概况见表1。

2.设计方案

2.1设计条件

（1）主体结构设计使用年限：50年。（2）自然条件：50年一遇的基本风压为0.3kN/m2，对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时乘系数1.1，地面粗糙度为B类。抗震设防烈度为7度，设计地震分组第二组，设计基本地震加速度为0.1g[2]。

2.2建筑等级与分类

（1）建筑结构安全等级：二级。（2）抗震设防类别：标准设防类。结构的抗震等级：钢板组合剪力墙为二级，框架部分为二级。（3）建筑防火分类等级和耐火等级：一类高层，耐火等级为一级。

2.3上部结构设计方案

（1）结构缝：创新孵化大楼1#楼在塔楼与裙房之间结构设缝脱开（嵌固层以上）[3]。（2）嵌固层：根据计算地下室顶板满足嵌固条件，嵌固部位统一选择地下室顶板。（3）结构体系：钢框架—钢板组合剪力墙。（4）楼盖形式：采用钢筋桁架楼承板。

3.多遇地震作用

下的结构计算分析经计算1#塔楼抗震不超限，多遇地震作用下的结构计算分析结果如表2。

4.工程设计要点概述

4.1结构设计总体控制要点

（1）结构阻尼比取0.04。（2）多遇地震下的位移比控制在1/400以下。（3）钢构件最大应力比原则上控制在0.9以内（初设钢结构最大应力比0.88）。（4）考虑剪力墙侧向约束作用，本工程按无侧移控制框架柱构件的长细比。（5）对建筑地上二层（6m）的局部大开洞穿层柱，采取中震不屈服的性能化设计。对开洞较大以及楼板连接薄弱部位及周边楼板设计厚度不小于120mm，配筋率不小于0.25%[4]。

4.2关键节点设计要点

4.2.1梁截面选型经测算，本工程梁截面选择焊接工字钢比选择轧制工字钢的含钢量降低约16%以上。而轧制工字钢便于采购且梁高小于350mm的情况较少。因此，综合考虑，本工程梁截面在梁高大于350mm时选用焊接工字钢，小于350mm时选用轧制工字钢。

4.2.2钢板组合剪力墙竖向连接本工程钢板组合剪力墙选用双层钢板中间填充素混凝土的型式。双层钢板之间竖向加劲肋、水平加劲肋与对穿螺栓等连接件。鉴于剪力墙水平缝处、竖向加劲肋难以施焊，本工程该部位设计要点如下：剪力墙与剪力墙交接处，剪力墙与柱子交接处的竖向加劲板必须焊接，建议通过开手孔来解决。非交接位置的竖向加劲板在拼接位置断开不焊。

4.2.3框架柱变截面处理本工程采用钢管混凝土柱，柱内混凝土采用泵送顶升施工工艺。框架柱变截面处设计要点：管柱变截面有三种方案，本工程采用图3中的“方案三”（见图3）。

4.2.4梁—柱连接节点设计钢管柱在车库范围为与钢筋混凝土梁有效连接采用外包钢筋混凝土柱的结构形式。当钢骨柱为圆管柱时：钢管与混凝土梁钢筋采用牛腿板连接[5]。钢骨柱为方管柱时：钢管与垂直方向的混凝土梁采用套筒连接（筒选用可焊接单面坡口套筒）；与夹角不等于90°的混凝土梁采用牛腿板连接（见图4）。

4.2.5梁—剪力墙连接节点设计在钢板墙与焊接工字钢梁平接部位的剪力墙内设置横向加劲肋将难以加工[6]。且在钢板墙侧面采用节点处换板加强，也会增加施工难度。因此本项目该部位的设计要点为在钢板墙侧面采用节点外贴板加强，采用角焊缝围焊和内部塞焊缝结合的方式处理[7]。

5.结论

当前我国钢板组合剪力墙结构百米高层建筑总体数量少但种类繁多。本文依托乐山创新科技孵化大楼项目，总结其结构体系的地上主体设计要点[8]。该项目的结构设计总体控制要点和关键节点设计要点都比较新颖，可为今后该类结构体系的百米高层结构设计积累经验。

参考文献

[1]JGJ/T380-2015钢板剪力墙技术规程[S].

[2]GB50011-2010（2016年修订版）建筑抗震设计规范[S].

[3]JGJ99-2015高层钢结构技术规程[S].

[4]GB50017-2003钢结构设计规范[S].

[5]GB50936-2014钢管混凝土结构技术规范[S].

[6]JGJ/T380-2015钢板剪力墙技术规程[S].

[7]JGJ138-2016组合结构设计规范[S].

[8]GB50755-2012钢结构工程施工规范[S].

作者：程振宇 周礼婷 单位：重庆中科建设（集团）有限公司