高烈度區B級高度框架—核心筒超高層商住樓結構設計

高灝楠 安璐

摘 要：近年來，我國城市化進程在持續加快，因此多數農村居民開始進入城市生活，這就是使得城市人口越發集中，而城市土地面積十分有限，為了滿足商業發展及人口居住的需求，需要建設超高層商住宅。在設計建筑結構時，控制的要點在于核心筒，并且需要把握好基礎設計及結構選型等多個環節。

關鍵詞：框架-核心筒；超高層商住樓；結構設計

1 引言

為了解決城市土地資源短缺的問題，同時也為了滿足城市商業發展的需求，必須建設超高層商住宅，這樣也能夠幫助開發商獲取更多的利潤。在設計過程中可分為地上與地面兩個部分，進而擴大商業建筑的使用空間。

2 工程概況

本工程項目的地面建筑高達140米，面積約為36000平方米，地上與地下的樓層分別是45層與3層，避難間設置在第10層與第30層。核心筒主線尺寸在x向與y向上分別是6.7米、6.8米和8.4米、9.4米，并且外框架柱共有24個。另外，核心筒結構屬于B級工程的范疇之內。下面通過表格對工程項目進行介紹，如表1所示。

3 基礎設計

在勘查工程地段的過程中發現盡管地勢較為開闊，但地面存在較多垃圾且不夠平坦。另外周邊地區不存在地質隱患，地基中盡管存在不良土質，但通過施工技術可進行處理。總體來說，工程地段較為穩定，符合超高層項目建設的要求。另外，施工所在地的設防裂度為八度，按照地震設計的要求可劃分為第三類別的建筑場地。

綜合施工所在地的情況來看，上部荷載較大，因此天然基礎難以達到施工的要求，針對此問題需要合理應用樁筏基礎。主要有預制樁、方樁、管樁及灌注樁幾種不同的選擇，但預制樁的缺陷在于容易出現爆樁問題[1]；應用管樁能夠縮減投資成本，但沉樁能力較差，因此初步決定選擇方樁，但在施工過程中發現方樁間距過密，并且使得主樓的沉降控制難度較大，因此最終選擇灌注樁。盡管灌注樁在應用初期承載力未能達到要求，但通過沉渣處理與補強之后，使得沉降問題得到了控制，并且加快了施工的速度[2]。同時，應用灌注樁的過程中，振動不會產生過大地噪音，也不會對周邊居民的生活造成影響。

4 上部結構設計

4.1 結構選型

在結構選型的過程中，為了突出建筑的商業功能，需要盡可能地縮減核心筒的厚度，最終設計人員給出了兩個方案。在第一個方案中，核心筒的厚度與方柱分別為900毫米和1100毫米。方案二與方案一的區別在于核心筒的厚度僅為600毫米，方柱的設計與方案一相同，但方案二中又增加了一項要求，即在四角布置剪力墻。這種處理方式的優勢在于可構成外筒。在方案一中，結構周期及剛度等多個方面均與方案二有一定的差別，并且地震剪力較小。同時，方案一中核心筒的厚度與抗震要求相符。另外，在應用方案二時，需要投入較高的施工成本，因此通過對多項因素進行綜合考慮，最終選擇方案一。

4.2 性能目標

本次工程項目的結構較為規則，僅在高度方面有一定的偏差，但整體來說，與標準規則中的各項要求相符，因此可按照《高規》要求進行施工。另外，通過對地震的作用力進行全面分析，發現墻肢存在截面受拉的狀況，而部分框架柱也不夠穩定，因此需要在合考慮這些因素的基礎上對工程項目的性能目標進行設定，在設定過程中不僅要考慮到建筑本身的特性及用途，同時還要考慮業主的意見，進而在此基礎上對建筑可能損壞的概率及地震發生的概率進行綜合性的評估，并且應合理地計算成本效益[3]，進而以此為依據完成設防目標的制定。另外，本工程項目處于城市中心，人口較為集中，并且周邊存在許多商業類型的建筑。因此在設定性能目標時必須確保中震與大震不會使建筑的剪力屈服，否則就可能造成極其嚴重的損失。另外，本工程項目除商業用途之外，樓層中還包括住宅層，但其高度較小，僅為三米左右，但在增強抗側剛度的過程中使得商業用途的樓層多為短柱，因此沒有滿足建筑的商業需求，經過綜合考慮，最終決定采用混凝土樁，并設置在15層之下。另外，為了有效控制墻肢拉力，必須埋設鋼骨，經過彈性分析之后發現鋼骨符合建筑的抗震要求，并且構件的延性較好。

4.3 加強措施

為了有效控制結構超限的問題，除了遵循原本的設計規范之外，還需要在抗震設計方面進行優化處理，具體來說，主要有以下幾項控制要點。第一，為了使建筑結構的延性能夠在原有基礎上有所提升，需要在框架柱外部增加型鋼，但這樣的處理方式僅適用于15樓層之下，高層無需增設型鋼。第二，在底部配筋過程中需要以中震的設計要求作為基本原則，并控制好軸壓比[4]。第三，為了使建筑結構的抗剪性能得到提升，需要增加交叉斜筋，并禁止跨高比超過4。第四，在處理剪力墻時必須增設鋼骨，并且需要利用螺栓釘進行加固處理；底部同樣需要進行配筋，并且配筋率應超出規范要求。第五，為了使剪力墻的抗剪能力進一步得到提升，在處理連梁的過程中應選擇好連梁的類型，本工程項目最終選擇的是鋼板連梁。第六，在處理樓板的過程中必須增設配筋，進而有效保障核心筒內部的穩定性。

5 結論

在工程項目設計及施工的過程中可得出以下幾項結論。第一，超高層建筑最大的特點在于荷載較大，因此在控制沉降差的過程中難度較高，進而使得基礎選型環節的進度受到影響，針對此問題，在施工前必須結合施工場地的特點選擇好樁柱類型。

6 結束語

近年來，我國商業領域取得了十分顯著的發展成果，這對于改善人們的生活質量起到了重要作用，但當前城市商業項目仍在持續增加，因此對商業建筑的要求明顯有所提升，這就要求城市必須增加超高層項目的建設數量。

參考文獻：

[1] 劉俊.高烈度區B級高度框架-核心筒超高層商住樓結構的設計方式[J].建筑工程技術與設計，2015（34）：49～52..

[2] 賀振坤.超高層框架-核心筒結構設計分析[J].建材與裝飾，2015（15）：112～113.

[3] 龐懷.關于超高層框架-核心筒結構設計分析[J].建筑知識，2016（81）：14～17.

[4] 堯國皇，陳宜言，郭明.某超高層鋼管混凝土框架-核心筒結構設計計算[J].工程抗震與加固改造，2014（14）：66～72.