中國（中部）岳塘國際商貿城展示中心結構設計

肖 南，時 丹

（杭州市建筑設計研究院有限公司，浙江杭州 310001）

1 工程概況

中國（中部）岳塘國際商貿城位于湖南省湘潭市岳塘區芙蓉大道復線以西，板塘十一號路以東，荷塘支路十三以北，荷塘支路十一以南，項目總建筑面積約1701489m2，其中地上面積約1084063m2，地下面積約617426m2。上部建筑主要為5層專業市場商業建筑及4幢27～28層的高層公寓。整個項目配套設置一幢展示中心建筑，本文主要介紹該展示中心的結構設計。

展示中心總建筑面積約為24058m2，其中地上建筑面積約為8540m2，地下室面積約為15518m2。展示中心地上3層，其使用功能主要為樓盤展示銷售、辦公及會議中心等，層高自下至上分別為5.00m、7.00m、5.60m，首層室內外高差0.30m，建筑高度為17.90m。

展示中心的平面形狀及外立面頗具特點。整體平面由三片長橢圓形平面呈120°夾角布置，三片長橢圓形平面在中心位置處通過3條寬度約5.0m的廊道連為一體。根據建筑立面圖，展示中心的外立面自下至上向外傾斜，外周柱子貼合外立面也自下至上向外傾斜，故外周的大部分柱子為斜柱，建筑外立面采用穿孔鋁板幕墻裝飾。本工程平面內部的典型柱網尺寸為8.40m×8.40m，平面外圍的柱網尺寸隨外立面的傾斜而每層均不同。建筑效果如圖1所示，建筑剖面圖如圖2所示。

圖1 建筑效果

圖2 建筑剖面圖

展示中心下部設置一層地下室，地下室底板面建筑標高為-5.00m。地下室最大平面尺寸約為120m×195m。地下室的使用功能主要為設備用房及汽車停車庫等。本工程地下室較為特殊，為不埋地下室，即地下室地坪標高與室外地坪標高基本一致，地下室周邊敞開設計，不設外墻。

2 展示中心結構設計

2.1 設計條件和參數

展示中心設計使用年限為50年；建筑結構安全等級為二級；建筑樁基（地基基礎）的設計等級為丙級；基本風壓為0.35kPa（50年重現期），地面粗糙類別為B類；基本雪壓為0.45kPa（50年重現期）[1]；本工程設計完成于2014年10月，按《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010）[2]的規定，湘潭市為非抗震設防區，本工程結構設計不考慮抗震設防，按非抗震設計。

2.2 變形縫

展示中心由于外立面向外傾斜，故每層平面的尺寸均不同，平面最大包絡尺寸約為98.0m×89.0m，超過溫度縫的最大間距要求，但考慮到上部結構平面形狀的特殊性，上部結構不設永久變形縫，設計中適當考慮溫度應力的影響。

2.3 結構設計

展示中心外立面及外周柱自下至上向外傾斜，外周柱首層標高處的柱子中心與屋面標高處的柱子中心的水平投影長度為2.088～6.120m不等，外周柱子與水平面的夾角為70.15°～82.98°不等。展示中心整個平面由三片長橢圓形平面呈120°夾角布置，三片長橢圓形平面在中心位置處通過3條寬度約5.0m的廊道連為一體，中心位置處的樓面剛度較弱。

展示中心平、立面布置較為特殊，結構整體受力較為復雜，故本工程結構體系采用鋼框架結構。考慮到外周斜柱會引起樓面構件內產生拉、壓力，以及平面中心位置處的樓面寬度較窄，樓面整體剛度較弱，故在三片長橢圓形平面內的適當位置處設置柱間鋼支撐，以加強結構整體剛度，柱間支撐下伸至一層樓面，柱間支撐在地下室范圍改用鋼筋混凝土剪力墻，柱間鋼支撐立面如圖3所示。

圖3 柱間鋼支撐立面圖

鋼框架柱子采用圓鋼管柱。二層及以上各層的樓面梁采用H型鋼梁及矩形鋼管梁。樓板采用鋼筋桁架自承式現澆混凝土板，大部分屋面板采用鋼筋桁架自承式現澆混凝土板，跨度較大區域的屋面由于需控制梁高，采用輕質鋁鎂錳金屬屋面板。

上部結構主要構件信息如下。①構件主要尺寸：圓鋼管柱規格為φ630×12、φ800×24，方鋼管柱規格為□450×450×12、□450×450×14；H型鋼梁規格主要為H400×200×10×14、H500×200×10×14、H500×200×12×16、H550×250×10×14、H550×250×8×12、H600×250×14×18、H700×250×12×18、H800×300×14×22、H900×300×18×25、H1500×400×20×35；柱間鋼支撐規格為□250×250×8×8。②鋼柱、鋼梁、鋼斜撐的鋼材牌號均為Q345B。③鋼筋桁架自承式現澆混凝土板的厚度主要為120mm，板混凝土強度等級C30。

地下室采用現澆鋼筋混凝土框架結構，地下室頂板采用普通鋼筋混凝土梁板結構，純地下室柱采用鋼筋混凝土柱，上部結構鋼柱向下延伸至地下室并錨入樁基承臺內，鋼柱在地下室范圍內外包鋼筋混凝土，內灌素混凝土，形成鋼骨混凝土柱。地下室混凝土采用C30抗裂防水混凝土，抗滲等級P6。

根據地勘報告，結合上部結構特點及荷載大小，展示中心采用人工挖孔擴底樁基礎，以6層中等風化粉砂質泥巖作為樁端持力層。本工程地下室為不埋地下室，無抗浮問題，為節省造價，地下室不設鋼筋混凝土底板，僅設置建筑地面。樁基承臺采用獨立承臺，承臺間設置地梁拉結，主樓區域內承臺之間的地梁采取平行的雙地梁方案，以避開鋼柱子位置，簡化地梁構造，雙地梁承受斜鋼柱的水平推力，對此地梁采取了加強措施。

2.4 結構計算分析

（1）由于展示中心平面形狀及柱子立面比較特殊，主體結構采用《盈建科建筑結構計算軟件》YJK進行結構計算分析，以基礎面作為上部結構的底部嵌固端。

（2）對結構進行整體計算分析時，采用剛性樓板假定，結構的彈性層間位移角如表1所示，計算結果滿足規范要求。

表1 結構的彈性層間位移角

（3）計算結構構件的承載力及變形時，樓板采用兩種計算模式，第一種模式采用剛性樓板假定，此種模式無法考慮斜柱引起的樓面梁內的軸向力，第二種模式完全不考慮樓板的剛度，即將計算模型中的樓板厚度設置為0，樓板荷載正常施加，此種模式可以考慮斜柱在樓面梁內引起的軸向力，本工程按上述兩種樓板模式進行包絡設計。

選取一層的9根外周斜柱，將其計算結果列于表2中，由表中計算結果可知，是否考慮樓板的剛度，對柱子的軸力影響不大（相差在10%以內），對柱子的彎矩及剪力有較大影響。

表2 一層鋼柱柱底內力及應力比計算結果

選取三層樓面的9根鋼梁，將其計算結果列于表3中，由表中計算結果可知，是否考慮樓板的剛度，對鋼梁的彎矩、剪力及軸力有明顯的影響，對軸力的影響尤其顯著。

表3 三層鋼梁內力及應力比計算結果

考慮到鋼梁內的部分軸力會通過栓釘傳遞到鋼筋桁架自承式樓板內，對樓板的配筋作適當加強，采取雙層雙向通長配筋，同時加強鋼梁的栓釘配置。

（4）由計算結果可知，本工程柱間支撐ZC1的鋼斜腹桿最大應力比為0.38，柱間支撐ZC2的鋼斜腹桿最大應力比為0.22，柱間支撐ZC3的鋼斜腹桿最大應力比為0.39，支撐斜腹桿的應力比均不大，均滿足規范要求。

（5）根據計算結果，本工程結構構件的承載力及變形均能滿足規范的要求。

2.5 節點構造

（1）考慮到本工程鋼框架梁內存在軸向拉力，且交匯于圓鋼柱的框架梁的水平夾角較為復雜，為簡化節點構造，梁柱剛性節點采用梁貫通型。

（2）主樓區域內承臺之間的地梁采取平行的雙地梁方案，以避開鋼柱子位置，簡化地梁構造，雙地梁的局部平面布置如圖4所示。

圖4 地梁局部布置

3 結語

展示中心采用鋼框架結構，外周柱采用圓鋼管斜柱，由于樓面梁內存在斜柱引起的軸向力，故采用不計樓板剛度和剛性樓板假定兩種模式進行包絡設計。各結構構件的承載力及變形均滿足規范要求。由于平面中心位置處的樓面寬度較窄，樓面整體剛度較弱，在三片長橢圓形平面內的適當位置處設置柱間鋼支撐，以加強結構整體剛度。經計算分析，結構彈性層間位移角滿足規范要求。鋼柱埋置于承臺內，主樓區域內承臺之間的地梁采取平行的雙地梁方案，以避開鋼柱子位置，簡化地梁構造，雙地梁承受斜鋼柱的水平推力，對此地梁采取了加強措施。