葛洲坝国际广场商业项目方案设计DESIGNOFGEZHOUBAINTERNATIONALPLAZA2008/01结构方案设计一、设计依据（一）设计规范、标准及规程（二）基本设计参数1．设计基准期：50年2．结构的设计使用年限：主楼为100年(耐久性100年)，裙房为50年3．安全等级主楼的主要构件（包括巨形柱和剪力墙）1级主楼的中的次要构件（包括楼面梁和周边小柱）2级裙房的中的所有构件2级4．抗震等级主楼核心筒抗震等级为1级巨柱抗震等级为1级裙房及裙房以下地下室剪力墙抗震等级为2级主楼及裙房范围以外地下室的剪力墙抗震等级为3级抗震设防类别＝丙类计算地震作用采用的基本烈度为6度，对主楼重要性系数取1.1确定抗震措施采用的设防烈度：主楼为7度，裙房为6度二、荷载1．活荷载，按现行规范取值。2．风荷载：葛洲坝集团总部大厦主楼属重要的、对风敏感的超高层结构。在方案设计阶段，顺风向的风荷载偏于安全的采用了GB50009-2001中100年一遇的基本风压0.4KN/m2，风压高度变化系数采用规范中的C类粗糙度数值。根据PMSAP计算结果：顺风向的振动加速度为0.028m/s2，横风向的振动加速度为0.058m/s2。均满足规范的要求。横风向的风振，GB50009-2001中对于非圆截面的未有明确规定。为了准确评估结构的风振动力效应，建议在初步设计阶段进行风洞试验来准确确定各分量的之风荷载。包括用于确定结构荷载强度及动力反应（人体舒适度）的测力天平试验及用于确定建筑物表面的常态风压及动态风压（用作幕墙设计）的压力试验。3．雪荷载主楼按100年一遇，雪荷载采用0.60KN/m2。4．地震作用建筑抗震设防：6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。三、结构体系1．基础本方案的基础结构方案如下：主楼基础拟采用桩筏基础。通过不同桩长和桩间距来调整主楼与裙房之间的沉降差，同时施工时用施工后浇带来释放前期沉降，减小沉降差。1．活荷载，按现行规范取值。2．主楼水平抗侧力体系：目前世界上新近建成和在建的超高层建筑几乎全部采用了“混凝土核芯筒+巨型框架+伸臂桁架”这一混合结构体系。而传统的束筒、支撑筒体系应用的越来越少，这主要是因为这两种体系对建筑的平面功能布置影响较大，与建筑立面的适应性相对较差。基于上述考虑，结合本方案建筑平面和立面特点，结合本工程高宽比比较有利（约为5.5）、地震作用和风荷载均不是很大，经计算后发现可以取消伸臂桁架，因此，采用核心筒＋巨柱框架组合而成的结构体系。核心筒为钢筋混凝土结构，核心筒由内筒和外筒形成筒中筒结构，六边形外筒墙壁中到中的尺寸约为27.3m，从底层延伸至21层后通过22层至24层过渡，25层始六边形外筒墙壁中到中的尺寸约为23.8m，至56层截止。内筒墙壁中到中的尺寸约为15m，从底层到顶层贯通设置。外筒墙体厚度在底层为850mm，递减至56层为450mm。内筒墙体厚度从底层至24层为550mm厚，24层以上均为450mm厚。核心筒内设400mm厚的肋墙，使核心筒形成束筒结构。在结构功能上，核心筒一方面几乎承担全部水平剪力，另一方面还承担水平荷载产生的部分弯矩。图1抗侧力体系对外核心筒内收处建立有限元模型进行分析，分析结果显示斜墙的起始层22层楼板受力较大，通过加强其板厚至300mm，楼板主拉应力可以控制在2Mpa以下，可以通过施加预应力或加强配筋解决。由混凝土斜墙引起的楼板水平位移小于2mm。混凝土墙的主拉应力也基本在2Mpa以下。图2外核心筒内收示意图3外核心筒内收处混凝土墙和楼板应力分布核心筒范围内楼板大部分为开口，以布置机电设备井道。由于这些开口的存在，核心筒壁板的稳定问题应予以重视。拟适当布置肋墙，以提供确保核心筒壁板侧向稳定所需的侧向支撑刚度。楼板亦将适当加强，以提供其所需的强度、刚度和延性。核心筒角部埋置贯通全高的钢角柱，形成贯穿整个核心筒高度的劲性边缘约束构件，以降低墙肢的轴压比，增加核心筒的延性，并便于楼面钢梁与筒体连接。巨柱框架—巨柱采用混凝土结构，6个巨型柱布置在建筑的角部。设置巨型柱后，使结构有较大的有效宽度来抵抗水平荷载产生的倾覆力矩。巨柱内角部埋置贯通全高的型钢，便于楼面钢梁与之连接。巨柱间布置钢柱，主要承受垂直荷重。需要指出的是，由于核心筒的施工会先于巨柱，核心筒与巨柱结构之间潜在的不同压缩变形差需详细考虑。主楼的楼层承重体系：办公楼标准楼层及酒店标准楼层采用普通砼与压型钢板组成的组合楼板。楼面主楼和次梁截面均采用H型钢，以减少楼面塔楼的整体重量，从而减少核心筒、周边框架柱、桩基的承载力和沉降要求。四、主要问题讨论1．高度问题本设计方案塔楼地面以上结构高度为300m，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002），抗震设防烈度为6度，B级高层混凝土框架核心筒的最大适用高度为210m。本建筑的高度明显超过了现有规范限值。拟在初步设计阶段进行专家评审。2．高宽比问题根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002），抗震设防烈度为6度的建筑高宽比（H/B）的限值为7。现设计塔楼底部的结构尺寸为54.3m，建筑的高宽比（H/B）为5.5，没有超过规范的限值。已经建成的上海金茂大厦的高宽比为7.5，在建的上海环球金融中心的高宽比为8.5。3．加强层问题根据本工程的尺寸状况、地震作用和风荷载情况，经过计算，本工程不需要设置加强层，避免竖向不规则。五、材料选用结构体系所采用的材料，经过初步分析的考虑，为：1．核心筒采用C60~C40钢筋混凝土，并在墙体内部配置型钢，筒体角部埋置贯通全高的型钢柱，形成贯穿整个核心筒高度的劲性边缘约束构件，以降低墙肢的轴压比。2．巨柱采用C60~C40钢筋混凝土。3．周边小柱、楼面梁采用型钢（Q345B）。以减轻传递重力荷载系统的构件自身重量。六、结构分析的大致结果1．结构分析计划在结构方案设计中，对本工程主要进行了下述分析：1）重力荷载效应分析；2）风荷载效应分析；3）建筑在地震作用下的反应谱分析2．采用的计算程序在方案设计阶段，采用PKPM、ETABS完成其结构方案分析与设计。3．模型假定在结构分析模型中，钢结构和混凝土梁、柱及斜撑采用为框架单元模拟。而核心筒采用壳单元模拟。楼板亦采用壳单元模拟。4．结构分析的大致结果动力分析表明结构的第一自振周期约6.0秒（X向），第二自振周期5.8秒（Y向），第三自振周期1.9秒（扭转），第三周期与第一周期之比为0.31，满足规范要求。风荷载作用下的最大层间位移角约为1/800。七、基坑支护本工程地下室3层，最大开挖深度约19m，属典型的大开挖深基坑工程。考虑该场地周边的实际情况，以及目前地下工程的施工技术水平，在方案设计阶段考虑采用地下连续墙作为永久性的地下室外墙结构方案。1．结构分析计划1．土方开挖施工阶段作为深基坑的围护墙，辅以内部支撑系统，可以保证基坑开挖时坑内外土体的稳定，并使坑外地表的垂直和水平位移减至最小。2．基础工程施工完成后，地下连续墙作为永久性的地下室外墙，承担墙外水平压力和部分楼层垂直荷载。地下连续墙采用泥浆护壁法施工，在地下连续墙外侧面形成的钠基膨润土薄层，因而使墙体具有一定的自防水性能；墙体槽段连接采用楔形接头，以保证墙体接缝部位无渗漏水。3．本二墙合一方案，可以减少基坑开挖土方量、地下室外墙的施工成本以即墙体占用的空间，加快施工进度。对地下室外墙防水效果不理想的问题可以通过地下室四周设置内衬墙解决。设备方案设计　给排水部分一、设计依据1．《建筑给水排水设计规范》GB50015-20032．《室外给水设计规范》GB50013－20063．《室外排水设计规范》GB50014－20064．《二次供水设施卫生规范》GB17051－19975．《自动喷水灭火设计规范》GB50084－2001（2005年版）6．《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-977．《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-20058．建筑及其他工种提出的方案设计资料二、给水系统1．水源本工程水源为城市自来水，由周边市政给水管引入一路DN150进水管，供给室内外生活用水。市政水压按0.25Mpa计。2．供水范围本工程生活用水主要为办公、公寓式酒店、商场、餐饮等人员的生活用水和汽车库冲洗用水、绿化浇洒等。3．生活用水量最高日用水量为1600m3/d,最大小时用水量200m3/h。4．水质直接使用城市自来水。5．供水方式地下室由市政管网压力直接供水；地面层部分分8个压力区域串联供水。生活主泵房设在地下室，内设400m3生活水池1座。分区设置生活变频泵，转输泵以及中间水箱，向各压力分区供水。6．计量基地内设总表计量，其余根据功能要求设分表计量。三、热水系统1．供热范围公寓式酒店，餐饮部分。2.最大小时耗热量：2000kw（公寓式酒店部分）。3.热水制备方式公寓式酒店部分采用集中供热水方式，由容积式热交换器提供热水，机械循环；餐饮部分单独设置容积式电热水器提供热水。四、排水系统1.室内污、废水合流排放，室外雨、污水分流排放。2.餐饮废水经隔油设施处理后，排入污水管网。3.生活污水排至市政污水管，由城市综合污水处理厂统一处理。4.最大日排水量1200m3/d。五、雨水系统屋面雨水及室外地面雨水直接排入城市雨水管网。本工程暴雨强度按当地暴雨强度公式计算。设计参数：屋面雨水：P＝10年室外雨水：P＝3年径流系数：ψ=0.75六、消防系统1．水源：市政给水管网。由周边市政给水管上引入2路DN300进水管，并在基地内连接成环，供室内外消防用水。2．设计参数消防设施名称设计流量火灾延续时间设计一次灭火用水量室外消火栓系统30升/秒