天宇嘉園群體建筑工程結構設計體會

王建春

摘 要：天宇嘉園項目為整體地下室、上部裙房相互獨立的群體性建筑工程。介紹了此類群體性建筑工程設計部分要點，主要包括結構方案把握、結構專業設計人員的協同，可為此類群體性建筑工程的結構設計提供一些有益參考。

關鍵詞：上部結構方案；人員協同

1 工程概況

本工程位于河北省承德市豐寧縣，項目名稱為“天宇嘉園高尚小區”。總建筑面積為89919.55平方米，地下二層為整體地下室，地上結構部分劃分為A、B、C、D座四個帶底商單塔樓建筑。A座塔樓17層帶底商2層，高度55.5m；B座塔樓為16層帶底商2層，高度52.5m；C座塔樓為25層帶底商2層，高度79.55m；D座塔樓為24層帶底商2層，高度76.55m。

本工程結構使用年限為50年，抗震設防分類為丙類，建筑結構安全等級為二級。抗震設防烈度為6度0.05g，設計分組為第二組，場地類別為Ⅱ類。基本風壓為0.4KN/m2，地面粗糙類別為B類，基本雪壓為0.3KN/m2。

2 上部結構方案確定

豐寧天宇嘉園項目上部結構方案，主要包括結構計算單元確定，結構類型的選擇等。

建筑結構平計算單元劃分：優先選擇計算受力清晰、傳力直接、相互關系比較明確的結構關系，盡可能減少平面的扭轉效應，建筑平面質量中心和剛度中心盡可能一致。以D座建筑為例，上部結構主要存在以下不規則：

2.1 D座建筑計算結果存在平面不規則方面問題（一扭轉不規則），左側單元連接二層裙樓，右側單元與裙樓無相互關系。根據結構建模計算結果，標準層質心X方向坐標為105.69，底層裙樓相連部分質心X方向坐標為96.21，裙樓建筑X方向邊長Lx為54.7。因此塔樓質心與裙樓質心偏心距離與裙樓建筑X方向邊長的比值：

塔樓、裙樓的偏心距與裙樓邊長比值已經接近20%，造成建筑裙樓位置Y方向水平地震作用下扭轉強烈，平面扭轉位移比大于1.50。

2.2 D座建筑存在平面不規則方面問題（二樓板錯層）。根據建筑平面，裙樓連接單元臨街，底部兩層為商業，右側單元為住宅，樓板從地下室頂板起形成較大錯層，且一錯到頂。錯層部位處于結構薄弱部位，樓板錯層情況見下圖。

2.3 D座建筑存在豎向不規則方面（三結構豎向收進）。建筑豎向收進部位的高度H1為34米（左單元高度），總高度H為69.60米（又單元高度），H1/H=0.49>0.2；上部收進后樓層水平尺寸B1為25.80米，下部樓層水平尺寸B為51.95米，B1/B=0.47<0.75。結構為豎向收進不規則。

D座建筑初步設計階段共存在塔樓偏置、水平扭轉位移比大于1.4、樓板錯層、結構豎向收進幾種不規則類型，為特別不規則，屬于抗震不利建筑。

根據D座建筑平、立面布置情況，考慮在將左右單元之間設增抗震縫，設縫后將D座上部結構劃分為兩個相對規則的抗側力計算單元，克服了樓板錯層、結構豎向收進、塔樓較偏置這些不利情況，設縫寬度滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》3.4.10項條款的要求。

整體結構Y方向位移比為（扭轉效應強烈）：

Y方向最大位移與層平均位移的比值：1.40（第5層第 1塔）

Y方向最大層間位移與平均層間位移的比值：1.55（第5層第 1塔）

劃分兩個計算單元后，左單元計算位移比：

Y方向最大位移與層平均位移的比值：1.13（第 11層第 1塔）

Y方向最大層間位移與平均層間位移的比值：1.15（第7層第 1塔）

右單元計算位移比：

Y方向最大位移與層平均位移的比值：1.31（第8層第 1塔）

Y方向最大層間位移與平均層間位移的比值：1.33（第4層第 1塔）

劃分兩個計算單元后，結構計算各項指標均滿足規范要求，且達到了一般規則性要求，實現了結構抗震概念設計的思想。

3 群體建筑結構設計人員的協同

豐寧天宇嘉園項目為群體性建筑，在業主要求設計周期相對較緊的情況下，結構專業需要多人參與工程的設計。

作者根據建筑特點，將群體建筑劃分為A、B、C、D、地下車庫共5個結構設計單元，A、B、C三個單元各安排一人，作者作為專業負責人進行D、地下室兩個單元的設計。在項目前期階段，作者根據項目特點編寫結構專業技術措施并和審核人確定技術措施的合理性，基本合理后下發各設計人作為統一要求。

A、B、C、D單元設計人員進行結構力學模型建模時，每個人建立結構模型單元在地下部分附帶至少兩跨地下車庫結構。作者在建立地下車庫計算模型時，利用各單元模型進行拼裝組合，組合成含A、B、C、D、地下車庫5個結構設計的整體模型進行結構計算。這樣能較明顯提高設計效率，有效保證工程設計質量。

在地下車庫計算時，作者按上部塔樓組裝局部樓層（5個樓層，其余樓層按等效荷載附加在第5層）和組裝全部樓層分別進行計算，模型見下圖實例。

局部樓層組裝模型 全部樓層組裝模型

作者對兩種組裝情況模型計算結果進行比較發現，地下車庫部分基礎和梁板計算結果基本一致，對基礎、梁核對誤差在2%以內。在群體項目地下車庫設計時，可以借鑒此做法，將模型進行局部簡化，此方法將大大減小電算時間。

4 結語

此項目已經通過竣工驗收，作者為本項目結構專業負責人。通過對整體地下室群體工程的上部結構方案、結構專業設計人員協同等方面的論述，為此類群體建筑工程結構專業設計提供了有益的借鑒。

參考文獻

[1] GB50011-2010《建筑抗震設計規范》[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2] JGJ3-2010《高層建筑混凝土結構技術規程》[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.