杭州濱江寶龍城結構設計

劉 勇

（浙江省省直建筑設計院，浙江 杭州 310058）

1 工程概況

杭州濱江寶龍城位于杭州市濱江區，周邊交通便利，商業圈相對繁華。該建筑的特色在于在其頂部的約16.4m高范圍兩核心筒內設有5層鋼結構連體酒店，酒店總跨度為126m左右，為核心筒+鋼桁架連體混合結構，具體如圖1所示。

圖1 連體酒店構造圖

2 杭州濱江寶龍城結構設計要點

2.1 基礎結構設計

樁基設計根據變剛調平設計思路，1#樓核心筒部分要出屋面支撐空中酒店，故與1#樓MALL及地下車庫部分的基礎結構形式不同。具體處理如下：針對1#核心筒部分，基礎結構形式為樁筏基礎，底板厚度為2000mm，采用直徑800mm、長約53m鉆孔灌注樁，持力層采用9-2圓礫層并采用后注漿工藝，樁端進入持力層2m。針對1#MALL及地下車庫，其基礎結構形式為防水板+獨立承臺基礎構造，底板厚度為700mm，采用直徑600mm的預應力管樁，樁端持力層為9-1中細砂混粉質黏土層及9-2圓礫，樁端進入持力層2m。純地下室采用單節管樁抗拔。

該項目樁基等級為甲級，打樁前通過試樁確定單樁承載力，并分別對各單體和車庫部分進行整體和具體的沉降試算，得出具體的平均沉降和沉降差，與標準進行比對，確保滿足規范要求。此外，在塔樓四周周邊一跨設置沉降后澆帶，能夠有效消除主樓和地庫的沉降差。

2.2 結構體系設計

該工程為多塔連體的復雜高層結構，抗震設防烈度為6度，抗震設防類別為乙類，商業部分框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級，整體結構采用了框架剪力墻結構，利用商場周邊樓電梯井設置剪力墻控制平面扭轉及增加結構剛度，整體樓面結構布置為雙次梁形式。基于提升結構抗扭轉能力，對結構外圍框架梁截面進行了加大處理，局部加大至700mm×1300mm，在商場內跨度較大處設置了H型鋼砼梁及柱，確保承載力及撓度度滿足規范要求。寶龍城結構整體模型圖如圖2所示。

圖2 寶龍城結構整體模型圖

該工程出屋面設置總長126m、跨度72m空中酒店，其結構為5層鋼筋砼核心筒-鋼桁架結構，沿建筑長度方向每層平面設置四道截面為200mm×500mm×20mm×20mm的縱向箱型鋼梁，最外側兩道縱向鋼梁在與核心筒四片垂直方向剪力墻通過同截面箱型鋼斜撐連接，斜撐呈45°角與本層縱向鋼梁及下層剪力墻都進行剛接，鋼桁架每層平面沿短向設置4.5m間距同截面箱型鋼梁，鋼桁架長向兩面山墻沿豎向平面設置間距4.5m的截面為400mm×300mm×20mm×20mm的箱型鋼柱，通過這些箱型鋼梁、鋼柱形成5層鋼桁架整體結構。整個鋼筋砼核心筒-鋼桁架結構經過YJK及SAP 2000兩種軟件應力及撓度比較分析，均滿足規范要求。

2.3 抗震驗算及設計

該工程存在扭轉不規則、樓板不連續、豎向剛度突變（酒店出屋面位置）3項一般不規則選項，為超限高層建筑。該工程于2016年6月在浙江省建設工程抗震技術委員會進行了超限審查。

（1）鋼筋砼核心筒+鋼桁架連體混合結構超限分析。首先運用YJK及SAP2000兩種軟件進行了彈性分析，兩種軟件前三階模態分析基本一致，小震下彈性位移角均滿足1/800抗震規范要求。在X與Y方向地震作用下，塔樓部分樓層位移比＞1.20，但＜1.4，屬平面扭轉不規則。兩個程序計算結果較為相近，計算結果如圖3顯示，由圖3可知第8層樓層側向剛度小于上一層剛度的90%，形成了薄弱層，需進行加強。該工程對鋼桁架進行了豎向位移分析，大跨連廊在恒載作用下豎向位移達到了54.8mm，活載下豎向變形18.8mm。在標準組合作用下，鋼桁架的豎向位移為73.6mm。鋼桁架中跨跨度為72m，撓跨比為1/978，滿足規范≤1/400的要求。基于上述指標，進行了中震性能化設計，剪力墻及鋼桁架在中震下進行彈性計算，計算結果顯示剪力墻均能滿足抗剪中震彈性、抗彎中震不屈服、鋼結構桁架及鋼梁滿足中震下抗彎和抗剪彈性的性能C的要求。外側立面鋼桁架應力比如圖4所示。根據超限審查要求，伸壁懸挑桁架弦桿貫通核心筒，核心筒內第一跨增設斜腹桿，加強伸壁懸挑桁架弦桿貫通核心筒連接節點構造等措施。

圖3 樓層側向剛度比計算結果

圖4 外側立面鋼桁架中震應力比

（2）裙房部分超限分析。裙房計算分析時也是采用SAP2000及YJK兩種軟件進行比較。小震彈性作用下，結構周期之比為0.77，滿足要求。層間位移角也滿足1/800規范要求，計算位移比＞1.20，＜1.4，因而屬于平面扭轉不規則結構。按照設定的性能目標要求，需要對中震作用下商業裙房豎向構件及酒店核心筒相關范圍（核心筒周邊兩跨）框架梁的承載力進行復核，確定其達到設定的性能目標。在第5層對酒店剪力墻核心筒相關范圍內（核心筒周邊兩跨范圍）普通框架柱、普通框架梁進行中震彈性計算。計算結果表明，框架柱中震彈性的計算結果比小震彈性計算結果略大，其他框架柱與框架梁中震彈性的計算結果與小震彈性計算結果相同。因此，對目標構件按中震彈性、小震彈性進行分別計算，取大值設計，達到性能設計目標。

（3）地震及風荷載下基底剪力及傾覆彎矩分析。該工程經過驗算得知，層框架承擔的傾覆力矩與總傾覆力矩的比值在不同方向上呈現出不同的狀態，X和Y方向的比值均為39%，而底層框架承擔的剪力與總剪力的比值在X和Y方向上則分別為40%和46%。根據相關規范要求，對傾覆彎矩的比值進行比對，當比值＞10%但是≤50%時，建筑物框架結構與核心筒的抗震等級分別確定為三級和二級。此外，考慮到工程中有高位連體構造，因而需要對核心筒的抗震等級進行相應的提升，最終確定為一級抗震結構，而鋼桁架結構的抗震等級最終確定為三級。根據上述分析可知，經過優化設計，該建筑結構的整體穩定性相對較高，具體表現為結構兩個主方向剛比重均＞1.4，滿足穩定驗算要求。

2.4 溫度應力分析

杭州濱江區寶龍城樓板長度和寬度大，雖主體結構中間設縫，但板最長仍近150m，需考慮砼收縮及溫度應力的影響。該工程進行了中震作用下樓板應力及溫度應力分析，對應力較大處加強了樓板厚度及板配筋，并結合結構的具體特點采用合理的溫度控制措施，如圖5所示。

3 結束語

杭州濱江寶龍城基礎設計應用了變剛調平設計思想，主體結構根據超限審查要求進行雙軟件校核及性能化設計，商場部分針對樓板長度超長、開洞多，柱網間距大采取了有針對性加強措施，利用外圍樓電梯井設置剪力墻，加大外圍梁剛度等措施提高結構平面抗扭剛度，并且對出屋面大跨度酒店導致的薄弱層進行加強，對總長126m的5層鋼筋砼核心筒+鋼桁架連體混合結構進行了詳盡的分析與計算，并采取了有針對性的加強措施。項目于2018年投入使用，效果良好。

圖5 中震樓板應力分析