李澤棟

【摘要】近年來在政府土地政策的引導(dǎo)下，超高層建筑越來越多，一是有利于資源最大化利用，二是利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。對于超高層建筑設(shè)計(jì)來說選型非常重要，本文主要分析250米超高層結(jié)構(gòu)選型的方案對比，以期能對設(shè)計(jì)人員提供些許參考意義。

【關(guān)鍵詞】超高層;結(jié)構(gòu);選型

1、結(jié)構(gòu)方案

1.1超高層結(jié)構(gòu)常用類型

根據(jù)建筑方案，B#塔超高層為247.1m，方案采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)，針對框架-核心筒體系的結(jié)構(gòu)形式，常用結(jié)構(gòu)形式：

（1）全鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)剛度大，風(fēng)荷載下側(cè)移較小;節(jié)點(diǎn)簡單，造價(jià)較低，施工作業(yè)面及塔吊的效率要求不高。

劣勢：結(jié)構(gòu)自重大，地震作用增加明顯;柱截面占比高，減小了建筑使用空間;施工速度較慢，每層施工時(shí)間平均比鋼結(jié)構(gòu)多約1.5～2d，約為6.5～7.5d。

（2）型鋼混凝土柱（或鋼管疊合柱）+鋼筋混凝土核心筒+鋼筋混凝土樓蓋。

優(yōu)勢：延性好，抗震性能優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu);柱截面較混凝土減小約30% -40%，造價(jià)低于鋼管混凝土柱。

劣勢：柱截面較大，占用較多建筑空間;節(jié)點(diǎn)較復(fù)雜，通長鋼筋的施工難度較大，施工質(zhì)量較難保證;造價(jià)高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主體施工周期相對鋼管混凝土外框結(jié)構(gòu)長約1～2個月。

（3）圓鋼管混凝土柱+鋼筋混凝土核心筒+鋼筋混凝土樓蓋（或鋼梁與壓型鋼板樓蓋）

優(yōu)勢：外框鋼管柱由于鋼管的套箍作用，極大提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)構(gòu)延性好;柱截面較小，增加建筑使用面積;工藝較簡單，框架節(jié)點(diǎn)成熟可靠，施工速度較快。

劣勢：梁柱節(jié)點(diǎn)相對普通混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜;現(xiàn)場混凝土的澆搗要求更高，需要防火防銹處理，造成因涂刷防火涂料，造價(jià)高于型鋼混凝土。

1.2塔樓樓蓋結(jié)構(gòu)形式

（1）鋼筋混凝土梁板樓蓋

優(yōu)勢：施工簡單，造價(jià)低;劣勢：施工速度較慢。

（2）鋼結(jié)構(gòu)樓蓋（鋼梁與壓型鋼板樓蓋）

優(yōu)勢：自重小，施工快，核心筒可滑模施工，通過施工階段梁端鉸接消除外框架與核心筒變形差對框架梁的不良影響，梁腹板可開洞提高凈空;

劣勢：用鋼量大，抗側(cè)剛度較其他樓蓋稍弱，需防火防銹處理，同時(shí)需要考慮現(xiàn)場堆放和成品保護(hù)問題，也需要考慮塔吊的使用效率問題。

1.3結(jié)構(gòu)選型初步

基于上述情況，對以下5個方案進(jìn)行對比分析：

S-方案1：型鋼混凝土柱+鋼筋混凝土核心筒+鋼筋混凝土樓蓋;

S-方案2：鋼管疊合柱+鋼筋混凝土核心筒+鋼筋混凝土樓蓋;

S-方案3：圓鋼管混凝土柱+鋼筋混凝土核心筒+鋼筋混凝土樓蓋;

S-方案4和S-方案5：圓鋼管混凝土柱+鋼筋混凝土核心筒+鋼梁與壓型鋼板樓蓋。

2、荷載作用與計(jì)算參數(shù)

2.1主要荷載（作用）取值

2.1.1樓（屋）面活荷載

樓面荷載按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010以及《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（結(jié)構(gòu)篇）》（2009版）的相關(guān)規(guī)定取值。

2.1.2風(fēng)荷載

本工程風(fēng)荷載及參數(shù)取值按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010確定，見表1。

注：本工程屬對風(fēng)荷載比較敏感建筑，承載力設(shè)計(jì)時(shí)按基本風(fēng)壓的1.1倍采用

2.1.3地震作用

根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008），本工程B#樓的抗震設(shè)防類別為 乙 類;根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2016）及《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）的規(guī)定，建筑場地地震抗震設(shè)防烈度為 7 度，本工程地震作用計(jì)算采用的抗震設(shè)防烈度為 7 度;B#采用抗震設(shè)防烈度為 8 度加強(qiáng)抗震措施。設(shè)計(jì)地震分組為第 三 組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 0.1g ，多遇地震水平地震影響系數(shù)最大值為 0.08 ，罕遇地震水平地震影響系數(shù)最大值為 0.5 ;反應(yīng)譜特征周期Tg= 0.45秒（罕遇地震時(shí)為 0.5 秒），結(jié)構(gòu)阻尼比為 0.04。

2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)

見表2

3、上部結(jié)構(gòu)方案對比分析

3.1方案材料和構(gòu)件尺寸對比

3.2方案經(jīng)濟(jì)性對比

見表4

結(jié)論：

（1）方案1的框架柱截面最大，方案2和方案5的框架柱截面較小;方案3的剪力墻截面最大，方案4和方案5的剪力墻截面較小。

（2）方案1和方案2的施工周期最長，其次是方案3的，方案4和方案5的施工周期最短。

（3）從總材料造價(jià)看，方案4及方案5的材料費(fèi)較高，但由于方案4和方案5的外框采用鋼框架，大大減小結(jié)構(gòu)自重，減小地震力與基礎(chǔ)造價(jià)，總體的材料總造價(jià)增加不多，并且鋼構(gòu)件均可在工廠加工完成，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，并免除現(xiàn)場混凝土的支模工序，縮短工期。

（4）從豎向構(gòu)件截面尺寸，材料造價(jià)，施工工期綜合來說，采用方案5綜合經(jīng)濟(jì)效益更好。