邵建偉

(香港華藝設(shè)計顧問(深圳)有限公司，廣東深圳 518031)

1 工程概況

合肥華潤中心項目是一個綜合商業(yè)辦公建筑群，位于合肥市主城區(qū)西南的政務(wù)文化新區(qū)內(nèi)，占地60 419 m2。擴大地下室共3層，長278 m，寬206 m，埋深約15.4 m。地上裙房6層，結(jié)構(gòu)高度30.7 m，南部裙房長260 m，寬67 m;北部裙房長250 m，寬90 m，南北裙房之間設(shè)置抗震縫，北部裙房兩端連接兩棟辦公塔樓，三維空間模型見圖1。東面2號塔樓地上44層，結(jié)構(gòu)高度178.6 m，建筑面積85 268.3 m2。西面1號塔樓地上56層，結(jié)構(gòu)高度250m，建筑面積126 352.9m2。結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期為50年，抗震設(shè)防烈度7度，基本地震加速度為0.10g，場地類別為Ⅱ類，設(shè)計地震分組為第一組，抗震設(shè)防類別裙房頂層以下乙類，裙房以上丙類。

圖1 三維空間模型

主體結(jié)構(gòu)設(shè)計中有三個特殊之處:1)2號塔樓在22層和36層位置部分核心筒結(jié)構(gòu)墻轉(zhuǎn)換為框架柱作為結(jié)構(gòu)的豎向受力構(gòu)件;1號塔樓在40層部分核心筒結(jié)構(gòu)墻轉(zhuǎn)換為框架柱作為結(jié)構(gòu)的豎向受力構(gòu)件。2)1號塔樓1層～37層層高4.2 m(與裙房相連的幾層及設(shè)備層除外)，41層以上標準層層高3.6 m，中間38層～40層層高7 m用于酒店大堂，41層樓層核心筒外無樓板導(dǎo)致框架柱一個方向無支幾何長度為14 m。3)與雙塔相連的北部裙房在第4，5層由于建筑電影院及宴會廳的功能布置，導(dǎo)致該層裙房出現(xiàn)大量斜樓板和開洞的結(jié)構(gòu)形式。基于結(jié)構(gòu)以上特點，塔樓自身受力工作性能就存在一定的復(fù)雜性，而與塔樓相連的裙房由于個別樓層存在大面積開洞的情況，從而使得結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布情況、水平力傳遞情況都存在一定的復(fù)雜性。

2 結(jié)構(gòu)小震計算分析結(jié)果

2.1 模態(tài)分析

結(jié)構(gòu)單塔和雙塔大底盤整體模型計算得到的周期和振型質(zhì)量參與系數(shù)見表1。

表1 結(jié)構(gòu)單塔、雙塔周期計算結(jié)果對比

由表1單塔和雙塔對比結(jié)果可以看出，雙塔模型計算得到各階周期的結(jié)果均比單塔結(jié)果要小，這是由于結(jié)構(gòu)裙房剛度的貢獻，使塔樓下部樓層的側(cè)向約束增強。對比1號樓結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1號樓自振周期的方向發(fā)生了變化，單塔模型第一周期為X向，而雙塔模型1號樓第一周期為Y向。其原因是1號樓單塔模型中前兩階平動模態(tài)比較接近，而雙塔模型中裙房對1號樓X向的連接約束作用要大于Y向，導(dǎo)致1號樓2個方向的剛度發(fā)生變化，因此1號樓自振周期發(fā)生改變。

2.2 位移分析

結(jié)構(gòu)單塔和雙塔大底盤整體模型在風(fēng)荷載下底部5層位移結(jié)果對比見表2。

表2 風(fēng)荷載下底部5層位移結(jié)果對比 mm

表2分別給出單塔和雙塔大底盤在風(fēng)荷載下樓層剛心位移值，其中裙房部分是指除塔樓范圍以外的裙房結(jié)構(gòu)部分。在風(fēng)荷載作用下，單塔模型位移比雙塔模型位移稍大，而單獨裙房模型位移明顯小于單塔模型及雙塔模型，說明在風(fēng)荷載作用下雙塔大底盤結(jié)構(gòu)裙房對塔樓存在一定的約束作用，有利于結(jié)構(gòu)抵抗風(fēng)荷載。

3 結(jié)構(gòu)連接部分內(nèi)力應(yīng)力分析

雙塔大底盤結(jié)構(gòu)連接部分兩側(cè)剛度差異較大，導(dǎo)致該位置受力較為復(fù)雜，分析清楚連接部分的受力狀態(tài)是保證大底盤裙房與高層塔樓整體協(xié)同工作的關(guān)鍵問題。

表3 地震作用下1號樓部分樓層剪力

表4 地震作用下2號樓部分樓層剪力

圖2 1號樓在單塔模型及雙塔底盤模型中的樓層剪力曲線

由表3、表4、圖2及圖3可以看出:1)雙塔大底盤結(jié)構(gòu)對塔樓部分的地震樓層剪力有一定的放大作用(由于篇幅關(guān)系，沒有把裙房以上塔樓樓層剪力全部羅列)，兩個方向剪力放大在10%～30%之間，塔樓部分裙房以上樓層剪力大多數(shù)放大15%左右。2)雙塔大底盤模型塔樓部分樓層剪力在裙房頂部兩層發(fā)生突變，塔樓的部分剪力向裙房傳遞。3)塔樓剪力向裙房傳遞跟裙房對塔樓的約束情況有關(guān)系，裙房對1號樓的X向約束較強，Y向約束很弱，所以塔樓只有X向出現(xiàn)剪力傳遞;裙房對2號樓的X向約束較強，Y向也有一定程度的約束作用，所以2號樓兩個方向都出現(xiàn)了不同程度的剪力傳遞情況。

圖3 2號樓在單塔模型及雙塔大底盤模型中的樓層剪力曲線

本工程塔樓部分通過5層混凝土樓蓋與裙房相連，為了研究在水平荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力傳遞情況，本次分析采用了不同模型在風(fēng)荷載下的樓層剪力傳遞進行比較分析:

1)1號塔樓與裙房連接位置梁板剛度退化50%;2)1號塔樓與裙房連接位置4跨框架柱剛度退化50%;3)裙房所有柱剛度退化50%;4)裙房純框架，取消裙房剪力墻;5)1號塔樓與裙房連接樓板取消。

通過上述塔樓和裙房各層樓層剪力對比，裙房剛度的大小直接影響塔樓和裙房連接位置內(nèi)力重分布情況，樓層剪力傳遞主要發(fā)生在裙房第4層、第5層。在第4層、第5層位置，塔樓剪力約有10%～20%會傳遞至裙房，裙房與1號塔樓X向連接較強，在Y向連接較弱，所以1號塔樓X向有較多剪力在連接位置梁板通過軸力傳遞到裙房結(jié)構(gòu)，而Y向1號塔樓很少部分剪力通過在連接位置梁板通過剪力傳遞到裙房結(jié)構(gòu);對于2號塔樓，裙房對塔樓兩個方向存在一定程度的約束剛度，所以2號塔樓對裙房兩個方向內(nèi)力傳遞相差不大。

對于各種不同的方案，塔樓與裙房之間內(nèi)力分布規(guī)律是一致的。方案三中框架柱剛度退化50%導(dǎo)致裙房下部幾層承擔(dān)的剪力明顯小于其他方案，原模型裙房第5層剪力為6 209 kN(X向)和4 398 kN(Y向)，方案三裙房第5層剪力為4 841 kN(X向)和3 347 kN(Y向)。方案四中由于把裙房改為純框架結(jié)構(gòu)，裙房的X向抗側(cè)剛度有較大程度的降低(原結(jié)構(gòu)裙房剪力墻大部分為X向)，所以在最下面幾層裙房抗側(cè)剛度和塔樓差別較大，裙房部分內(nèi)力向塔樓傳遞，裙房僅承擔(dān)小部分剪力，原模型裙房第1層剪力為6 360 kN(X向)和5 492 kN(Y向)，方案四裙房第1層剪力為3 386 kN(X向)和5 324 kN(Y向)。

塔樓和裙房內(nèi)力主要通過五層(屋面層)傳遞，下面幾層塔樓和裙房之間內(nèi)力傳遞較少。而對應(yīng)于第5層，塔樓和裙房之間剪力傳遞占塔樓剪力比例不大，連接范圍較大，樓板應(yīng)力分布均勻，所以樓面結(jié)構(gòu)梁板附加應(yīng)力較小，通過合理的配筋設(shè)置能夠滿足結(jié)構(gòu)正常使用的工作要求。

通過上面的比較分析一定程度上反映出結(jié)構(gòu)受力工作性能，應(yīng)根據(jù)該雙塔大底盤結(jié)果對結(jié)構(gòu)實施必要的構(gòu)造加強措施。

1)裙房與塔樓連接位置的鋼筋混凝土樓蓋采用設(shè)防烈度地震荷載組合重力荷載工況計算得到內(nèi)力進行配筋，從而使水平力作用下連接部分有足夠的安全儲備，保證裙房與塔樓相互作用的工作性能。2)由于塔樓在裙房頂層位置樓層剪力出現(xiàn)突變情況，出裙房頂部兩層抗震等級同底部樓層均設(shè)為特一級。

4 結(jié)語

通過對合肥華潤中心雙塔大底盤結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力應(yīng)力分析、位移變形分析以及與單塔模型等各方面對比分析，得到以下結(jié)論:

1)雙塔大底盤結(jié)構(gòu)與單塔結(jié)構(gòu)的工作性能差別比較大，裙房與塔樓的相互作用一定程度提高了塔樓的抗側(cè)剛度。2)由于雙塔大底盤結(jié)構(gòu)在地震作用下出裙房屋面后樓層剪力有所放大，用單塔模型設(shè)計時，樓層地震剪力應(yīng)作放大調(diào)整，并同時與雙塔結(jié)構(gòu)進行包絡(luò)設(shè)計。3)水平力作用下，雙塔大底盤結(jié)構(gòu)塔樓部分樓層剪力在裙房頂層位置會出現(xiàn)突變現(xiàn)象，塔樓與裙房會通過連接部分進行不同程度的內(nèi)力傳遞，要考慮疊加此傳遞的水平力進行配筋設(shè)計。4)裙房與塔樓的內(nèi)力傳遞大小與裙房對塔樓約束剛度的大小存在直接聯(lián)系。

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