太原萬達廣場A5區A-1樓結構設計

孫宇棟

1 工程概況

本工程為太原萬達廣場A-1座樓，位于太原市龍潭公園附近，規劃區的北部為北大街，西部為新建路，東部緊鄰解放北路，南部為旱西門街。由太原萬達廣場有限公司投資建設。建筑主要功能為沿街商鋪及高層住宅，屬于高層建筑。由山西省建筑設計研究院承擔建筑、結構及設備設計。結構地上部分為33層，建筑高度99.650 m。地下部分2層，埋深約7 m。地下2層為人防層(層高3.67 m)，地下1層為設備層(層高 2.53 m)，首層層高4.2 m，2層層高 5.15 m，框支梁設置于 2層頂板處(標高9.350 m)，標準層層高2.9 m。總建筑面積67 628 m2，其中地上部分64 208 m2，地下部分3 420 m2。主樓地上部分沿中部設置伸縮縫，左右對稱。

建筑結構設計使用年限為50年，建筑結構安全等級為二級。抗震設防類別為丙類，建筑地基基礎設計等級為乙級。框架抗震等級特一級;剪力墻加強區特一級，非加強區一級。

太原市的抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.2g。設計地震分組為第一組，場地類別為Ⅲ類。基本風壓按100年一遇為0.45 kN/m2。

2 結構體系

2.1 上部結構

底部大空間部分結構布置如下:框支柱截面1 m×1 m，除電梯井筒外，落地剪力墻厚度均為300 mm。框支梁截面1 m×2 m。

受力體系上，選用部分落地框支剪力墻結構體系。

混凝土強度等級:承臺、防水板及基礎梁:C35;2層以下框架柱及剪力墻:C45;3層～4層剪力墻:C35;5層以上剪力墻:C30;人防層～1層梁、樓板:C30;2層梁、樓板:C45;3層及以上梁、樓板:C25。

鋼筋種類HRB400(主要用于梁，柱及墻體縱筋及部分箍筋)，HPB235(主要用于樓板、次梁及墻體縱筋及箍筋)。

2.2 基礎形式

結合擬建物的性質、所處位置、場地土條件及施工條件等綜合因素考慮，采用泥漿護壁鉆(沖)孔灌注樁并采用樁底樁側后壓漿技術以提高樁的承載力。采用基樁為端承摩擦樁，墻下布樁，樁基設計等級為甲級。工程樁有效樁長為39 m，樁徑700 mm，單樁豎向極限承載力標準值為9 000 kN，樁端持力層為第⑩層卵石層。主樓荷載較大，基礎設計擬采用承臺+防水板形式，承臺高1 300，防水板厚500，本建筑物的地基變形計算軟件采用JCCAD，計算得到的基礎最大沉降量為20.48 mm，滿足規范要求。

3 結構超限情況及性能目標

3.1 超限情況

1)本工程所在地區抗震設防烈度為8度(0.2g)，場地類別為Ⅲ類，本項目依照JGJ 3-2002高層建筑混凝土結構技術規程相關規定，A級最大適用高度為80 m，而本工程建筑高度為99.65 m，為B級高度高層建筑。

2)鑒于地上1層，2層使用功能限制，結構X向側向剛度較小，層間側向剛度存在突變。

3.2 性能目標

根據結構的超限程度，按照性能化設計思想，對結構提出性能設計目標，見表1。

表1 抗震性能設計目標

4 結構計算分析

4.1 多遇地震作用下結構整體分析

計算軟件和計算模型采用SATWE，PMSAP兩個程序分別進行地震作用下的整體計算比較。

4.1.1 周期

結構第一陣型至第三陣型自振周期分別為對應Y向平動、對應X向平動，扭轉。結構周期見表2。

表2 結構周期

4.1.2 位移

依據高規第4.6.3條，層間位移角限值為1/1 000。層間位移角計算結構見表3。

表3 結構層間位移角

4.1.3 多遇地震下彈性時程分析

采用SATWE程序對結構進行彈性時程分析，結果見表3，共選取1組人工波，2組天然波。所選地震波為程序自帶地震波，每組波由X，Y兩方向一組波組成，加速度最大值主方向∶次方向=1∶0.85。

結構設計區反應譜和多條波的結果的包絡值，進行構件驗算。

時程分析層間位移角均能滿足最大位移角限值。

4.2 罕遇地震作用分析

采用中國建筑科學研究院PUSHOVER進行彈塑性分析。

PUSH的加載過程分為兩大步，先施加豎向靜力荷載，得到結構在豎向力作用下的初始狀態，然后在這個初始狀態的基礎上再施加側推靜力荷載，直到滿足停機控制條件。兩大加載過程均采用弧長法控制的逐步加載的彈塑性靜力非線性分析方法。

計算結果見圖1，圖2。

結果顯示該工程需求層間位移角為X向1/170＜1/120，Y向1/144＜1/120，均滿足罕遇地震作用下規范規定的變形要求。

5 抗震性能評價

通過以上分析，可以得到如下主要結論:

多遇地震下結構整體性能滿足規范相關要求，即達到小震作用下結構完好的要求;在罕遇地震作用下，結構的整體變形不會超過規范限值，其中主要耗能構件能夠充分消耗地震作用，結構主要方向最大層間位移角為1/144，不超過1/120，即滿足規范大震不倒的抗震設防標準。

6 結語

本工程高度超限且底部為大空間，太原地區地震烈度高，場地相對差，導致地震作用較大，給結構設計帶來一定難度。

通過合理的結構布置及對薄弱層采取相應的加強措施，提高了結構關鍵部位的耗能能力。經過反復驗算復核，該結構能達到預期的抗震設防性能目標，保證了結構的安全可靠、經濟合理。

［1］ JGJ 3-2002，高層建筑混凝土結構技術規程［S］.

［2］ GB 50009-2001，建筑結構荷載規范［S］.

［3］ 梁莉軍，王興法，劉 俊，等.天津響螺灣C-02地塊項目主樓結構分析與設計［J］.建筑結構，2011，41(10):68-71.

［4］ 王麗霖.我國高層建筑抗震結構設計初探［J］.山西建筑，2011，37(3):40-41.