太原万达广场A5区A-1楼结构设计

孙宇栋

1 工程概况

本工程为太原万达广场A-1座楼，位于太原市龙潭公园附近，规划区的北部为北大街，西部为新建路，东部紧邻解放北路，南部为旱西门街。由太原万达广场有限公司投资建设。建筑主要功能为沿街商铺及高层住宅，属于高层建筑。由山西省建筑设计研究院承担建筑、结构及设备设计。结构地上部分为33层，建筑高度99.650 m。地下部分2层，埋深约7 m。地下2层为人防层(层高3.67 m)，地下1层为设备层(层高 2.53 m)，首层层高4.2 m，2层层高 5.15 m，框支梁设置于 2层顶板处(标高9.350 m)，标准层层高2.9 m。总建筑面积67 628 m2，其中地上部分64 208 m2，地下部分3 420 m2。主楼地上部分沿中部设置伸缩缝，左右对称。

建筑结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级。抗震设防类别为丙类，建筑地基基础设计等级为乙级。框架抗震等级特一级;剪力墙加强区特一级，非加强区一级。

太原市的抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.2g。设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类。基本风压按100年一遇为0.45 kN/m2。

2 结构体系

2.1 上部结构

底部大空间部分结构布置如下:框支柱截面1 m×1 m，除电梯井筒外，落地剪力墙厚度均为300 mm。框支梁截面1 m×2 m。

受力体系上，选用部分落地框支剪力墙结构体系。

混凝土强度等级:承台、防水板及基础梁:C35;2层以下框架柱及剪力墙:C45;3层～4层剪力墙:C35;5层以上剪力墙:C30;人防层～1层梁、楼板:C30;2层梁、楼板:C45;3层及以上梁、楼板:C25。

钢筋种类HRB400(主要用于梁，柱及墙体纵筋及部分箍筋)，HPB235(主要用于楼板、次梁及墙体纵筋及箍筋)。

2.2 基础形式

结合拟建物的性质、所处位置、场地土条件及施工条件等综合因素考虑，采用泥浆护壁钻(冲)孔灌注桩并采用桩底桩侧后压浆技术以提高桩的承载力。采用基桩为端承摩擦桩，墙下布桩，桩基设计等级为甲级。工程桩有效桩长为39 m，桩径700 mm，单桩竖向极限承载力标准值为9 000 kN，桩端持力层为第⑩层卵石层。主楼荷载较大，基础设计拟采用承台+防水板形式，承台高1 300，防水板厚500，本建筑物的地基变形计算软件采用JCCAD，计算得到的基础最大沉降量为20.48 mm，满足规范要求。

3 结构超限情况及性能目标

3.1 超限情况

1)本工程所在地区抗震设防烈度为8度(0.2g)，场地类别为Ⅲ类，本项目依照JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程相关规定，A级最大适用高度为80 m，而本工程建筑高度为99.65 m，为B级高度高层建筑。

2)鉴于地上1层，2层使用功能限制，结构X向侧向刚度较小，层间侧向刚度存在突变。

3.2 性能目标

根据结构的超限程度，按照性能化设计思想，对结构提出性能设计目标，见表1。

表1 抗震性能设计目标

4 结构计算分析

4.1 多遇地震作用下结构整体分析

计算软件和计算模型采用SATWE，PMSAP两个程序分别进行地震作用下的整体计算比较。

4.1.1 周期

结构第一阵型至第三阵型自振周期分别为对应Y向平动、对应X向平动，扭转。结构周期见表2。

表2 结构周期

4.1.2 位移

依据高规第4.6.3条，层间位移角限值为1/1 000。层间位移角计算结构见表3。

表3 结构层间位移角

4.1.3 多遇地震下弹性时程分析

采用SATWE程序对结构进行弹性时程分析，结果见表3，共选取1组人工波，2组天然波。所选地震波为程序自带地震波，每组波由X，Y两方向一组波组成，加速度最大值主方向∶次方向=1∶0.85。

结构设计区反应谱和多条波的结果的包络值，进行构件验算。

时程分析层间位移角均能满足最大位移角限值。

4.2 罕遇地震作用分析

采用中国建筑科学研究院PUSHOVER进行弹塑性分析。

PUSH的加载过程分为两大步，先施加竖向静力荷载，得到结构在竖向力作用下的初始状态，然后在这个初始状态的基础上再施加侧推静力荷载，直到满足停机控制条件。两大加载过程均采用弧长法控制的逐步加载的弹塑性静力非线性分析方法。

计算结果见图1，图2。

结果显示该工程需求层间位移角为X向1/170＜1/120，Y向1/144＜1/120，均满足罕遇地震作用下规范规定的变形要求。

5 抗震性能评价

通过以上分析，可以得到如下主要结论:

多遇地震下结构整体性能满足规范相关要求，即达到小震作用下结构完好的要求;在罕遇地震作用下，结构的整体变形不会超过规范限值，其中主要耗能构件能够充分消耗地震作用，结构主要方向最大层间位移角为1/144，不超过1/120，即满足规范大震不倒的抗震设防标准。

6 结语

本工程高度超限且底部为大空间，太原地区地震烈度高，场地相对差，导致地震作用较大，给结构设计带来一定难度。

通过合理的结构布置及对薄弱层采取相应的加强措施，提高了结构关键部位的耗能能力。经过反复验算复核，该结构能达到预期的抗震设防性能目标，保证了结构的安全可靠、经济合理。

［1］ JGJ 3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程［S］.

［2］ GB 50009-2001，建筑结构荷载规范［S］.

［3］ 梁莉军，王兴法，刘 俊，等.天津响螺湾C-02地块项目主楼结构分析与设计［J］.建筑结构，2011，41(10):68-71.

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