三亞海棠灣洲際?度假酒店超限高層結構設計

王巖 楊體斌 王雄清 先雯

摘要：本文結合三亞海棠灣洲際度假酒店的結構設計，簡要介紹了超限結構設計的過程，并就結構抗震性能化設計的相關問題進行了探討，可供結構工程師參考。

關鍵詞：超長結構； 轉換層；型鋼混凝土桁架； 結構超限；性能化設計

InterContinental Sanya Haitang Bay ? Resort High-rise structure design

WangYan， Yang Ti-bin， Wang Xiong-qing，Xian-wen

Abstract: In this paper, the Intercontinental Resort Sanya Haitang Bay structural design, briefly overrun structural design process, and discussed the issues related to seismic performance design reference available for structural engineers.

Key words: long structure;conversion layer;steel reinforced concrete truss;structural overrun;performance-based design

1．工程概況

三亞海棠灣洲際度假酒店位于海南省三亞市海棠灣，建筑主要功能為超五星級酒店。工程總建筑面積70886㎡，其中地上建筑面積44689㎡，地下建筑面積26196㎡。建筑總高度為48m；地下2層，地上13層（結構為地下1層，地上14層）；層高：-2層4.8m，-1層5.4m，1層5.5m，2～頂層3.5m。建筑平面呈倒“S”形，長度約290m，寬約10.20m。建筑在軸2-7～軸2-12之間1至5層開一大洞，洞口寬度約52米，高度為19.5m。

2．結構設計總則

該工程建筑結構設計使用年限為50年，安全等級為二級；地基基礎設計等級為乙級。地震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，設計特征周期為0.35秒，工程建筑抗震設防類別為丙類。基本風壓為0.85kN/m2，地面粗糙類別為A類。主體結構的抗震等級為三級，轉換構件及與開洞部分相鄰的結構構件的抗震等級為二級。

3．地基基礎設計

根據場地巖土工程條件，結合本建筑物結構布置及荷載特點，以及不同類型樁的施工可能性，經綜合比較最后采用鉆孔灌注樁基礎，并以第⑩層中風化花崗巖作為樁端持力層。

4．結構布置

根據建筑平面布置、使用功能要求、本地區的抗震設防烈度、基本風壓及業主的要求，主體結構采用現澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結構，中間不設置伸縮縫。結構高寬比為4.7，長寬比為28.4。

建筑開洞部位第六層設為轉換層，轉換層采用型鋼混凝土桁架進行轉換。主桁架為弧形，外弧31.2米，半徑為86.6米，內弧長為27.7米，半徑77.0米，桁架高度為4.3米。桁架與兩側結構采用剛性連接，為了加強桁架與兩側結構連接處的可靠性，采取以下結構措施：在洞口兩端軸2-7和軸2-12處布置1000mm厚的剪力墻和4根1500×1500型鋼混凝土柱、將縱向主桁架伸進兩側結構一跨。為了使轉換桁架受力和變形更合理，在軸2-8和軸2-11處增加4根2000x2000的支撐型鋼混凝土柱，并延伸至轉換桁架上2層。轉換桁架上部4根框架柱采用型鋼混凝土柱，與桁架弦桿型鋼連接并向上延伸2層，以保證構造連接的過渡。

5．結構整體分析及主要結果

結構整體計算采用中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部編制的SATWE和PMSAP程序進行結構的整體計算分析，在結構計算中選用合理的計算簡圖和計算參數。兩種計算程序分析的主要結果見表一。

利用SATWE程序對整體結構進行彈性動力時程分析補充計算，彈性動力時程分析中地震波采用TH3TG035、TH4TG035兩條實際地震波和RH3TG035一條人工波，三條地震波的地震加速度時程曲線的最大值18cm/s2，三向地震波的加速度最大值按1：0.85：0.65的比例調整。彈性動力時程分析結果見表二。

表一

計算軟件 SATWE PMSAP

基本周期T（s） T1=1.08，T2=1.04 ，T3=0.92 T1=1.09，T2=1.05，T3=0.93

扭轉周期/平動周期 T3/T1=0.855 T3/T1=0.849

地震作用下基底剪力（KN）（剪重比） X向14289 ( 1.02%) X向13551 ( 0.97%)

Y向14665 ( 1.05%) Y向14834 (1.06%)

地震力作用下最大值層間位移角（最大層間位移與平均層間位移的比值） X向1/3853（1.25， 8層） X向1/4053（1.22，8層 ）

Y向1/3442（1.33， 11層） Y向1/3586（1.29，11層）

風荷載作用下最大值層間位移角 X向1/6412 X向1/6298

Y向1/2758 Y向1/2754

表二

地震時程曲線 RH3TG035 TH3TG035 TH4TG035 三者平均值 反應譜法 反應譜法

（65%） 平均值/反應譜法

X方向地震剪力（KN） 13592 15640 14612 14615 14288.8 9287.2 1.023

Y方向地震剪力（KN） 17066 14993 11747 14602 14664.8 95321.7 0.996

計算結果的分析：

① SATWE及PMSAP兩個軟件的計算結果基本接近。 第一扭轉周期與第一平動周期之比：SATWE為0.855，PMSAP為0.849與規范要求的0.85接近，結構在考慮偶然偏心地震力作用下的樓層最大位移與平均位移比局部超過1.2，最大1.33，小于1.4；同時結構的位移值尚小于規范值1/800的50%。 SATWE及PMSAP其它計算結果（層間位移角、樓層最小剪力系數、等）均滿足規范要求。

② 彈性動力時程分析法結果表明，3條時程曲線計算所得的結構底部剪力的平均值不小于振型分解反應譜計算結果的80%，每條時程曲線計算所得的結構底部剪力均不小于振型分解反應譜計算結果的65%，滿足規范要求。三條地震波的平均位移曲線和剪力曲線均包絡在CQC曲線內。位移曲線表明結構的側向剛度沿豎向分布沒有明顯太大的突變，基本平緩。

6．超限設計的分析計算及采取的措施

6．1 結構超限的情況：

根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2002、《建筑抗震設計規范》GB50111-2001及2010年版《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》超限認定如下：

1）平面復雜，2個半圓反接而成為1個倒“S”形，長度約290米。

2）扭轉不規則：考慮偶然偏心的扭轉位移比大于1.2，最大達到 1.33。