江苏新长江(雅阁)国际酒店A塔楼高层混合结构体系特性分析

缪秦

(江阴市城市建设有限公司，江苏 江阴 214400)

1 工程概况

本项目“江苏新长江(雅阁)国际酒店”为大型公建项目，位于江苏省江阴市，五星路北侧、普惠路东侧，东邻五星公园。项目规划总用地78 303.56 m2，规划总建筑面积335 725m2，其中地上总建筑面积234 900m2，容积率3.0。

项目由五星级酒店、甲级写字楼、商场、步行商业街、住宅、项目配套设施等组成。

本单体建筑为江苏新长江(雅阁)国际酒店项目的酒店A塔楼，高度为179.85m，地上建筑面积70 806m2。图1所示为项目整体效果图。

结构形式拟采用钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒的结构形式；地下共3层，主楼与裙房的地下部分连为一体，地下1、2层用作设备用房、地下停车库，地下3层为人防，设五级、六级两类人防。地下室底板顶标高为-15.30m，抗浮设计水位为室外地坪标高下0.50m。地下建筑面积58 840m2。

A塔楼地上43层，突出屋面机房层1层，首层层高7.5m，标准层高为3.5m。在16、30层设置了避难层，避难层层高4.9m。塔楼在地面以上用防震缝与裙房完全分开，结构设计以地下室顶板作为上部结构的嵌固部位。

图1 项目效果图

2 结构形式

A塔楼高179.85m，采用钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒结构，整体高宽比为4.3，核心筒高宽比为10。符合《高层建筑混凝土结构技术规程》[1]中表11.1.2混合结构高层建筑适用的最大高度及表11.1.3混合结构高层建筑适用的最大高宽比的要求。

外围框架由钢管混凝土柱和H型钢梁组成，钢梁与柱刚性连接。外围框架与钢筋混凝土核心筒之间的楼面钢梁采用组合梁，两端节点采用铰接连接。其优点在于能够有效减小楼面梁的截面高度且连接简便，有利于减小外框架钢管混凝土柱和核心钢筋混凝土筒之间由于竖向差异变形产生的附加内力，参考文献[2]对此种结构体系也有所介绍。

外围框架与钢筋混凝土核心筒之间的楼盖采用压型钢板(闭口型)现浇混凝土组合楼板。在钢筋混凝土核心筒内，考虑设备留洞及电梯井道的影响，采用钢筋混凝土楼板。设备层(兼做避难层)的楼板及顶板全部采用钢筋混凝土楼板，并适当增加楼板厚度和加强楼板配筋，以满足承载力、隔振和隔声等要求。

3 高层混合结构特点

现结合江苏新长江(雅阁)国际酒店中的A塔楼结构设计资料详细剖析高层混合结构相比其他结构形式的优缺点。

3.1 抗侧移刚度、延性

钢结构具有强度高、延性好等优点，但是他的侧移刚度小，在风荷载和地震荷载作用下侧向变形较大，二阶效应明显，为了满足侧向变形要求，钢结构中往往会增加支撑，设计及施工均较为复杂。钢筋混凝土结构的抗侧移刚度较大，有利于抵抗水平作用下的侧向变形，但是其延性较小，在大震下关键构件容易破坏，影响结构安全；同时，其自重也较大，带来的基础设计也较为浪费。对于柱子采用钢管混凝土结构能明显减小柱截面的混合结构而言，性能介于钢结构和钢筋混凝土结构二者之间，有较好的抗侧移刚度，且延性较好；同时楼面梁采用钢梁能够进一步减轻结构自重，钢筋混凝土核心筒为主抗侧力结构，如此形成的钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒结构具有多道抗震设防体系，对结构抗震非常有利。

3.2 用钢量

高层混合结构采用钢筋混凝土核心筒抵抗水平力，比采用带支撑的纯钢框架体系用钢量省，从而造价也低。相比钢筋混凝土结构，混合结构用钢量有所增加。

3.3 耐久性和耐火性

钢结构容易锈蚀，要定期进行油漆与防护，增加了日常维护工作量与费用。钢结构在持续的高温下容易软化甚至熔化，危及结构的安全。高层混合结构采用钢筋混凝土筒体承受部分竖向荷载和大部分水平作用，对结构的耐久性与耐火性较为有利。特别是采用钢管混凝土框架时，对结构的耐火性和耐久性十分有利。

3.4 施工速度快

高层混合结构通常先施工钢筋混凝土核心筒体，后施工钢管混凝土框架，使二者之间保持几层或十几层的差距。钢筋混凝土核心筒通常采用滑模施工，钢结构构件通常在工厂制作，运至现场安装，而且可以进行立体化施工。施工速度比全现浇的钢筋混凝土结构速度快很多。

3.5 自重轻

一般高层钢结构柱的截面面积占总建筑面积的3%，高层钢筋混凝土结构墙和柱的截面面积占总建筑面积的7%～9%。高层混合结构墙和柱的截面面积占总建筑面积的百分率介于上述二者之间。因此，采用高层混合结构相比高层钢筋混凝土结构可增加建筑的有效使用面积。此外，钢材虽然单位体积的重量比混凝土大，但是钢结构构件的截面面积比混凝土构件小很多，因此，高层混合结构的自重比高层混凝土结构的轻，有利于节约材料，有利于结构抗震。

4 高层混合结构需要注意的问题

4.1 竖向变形问题

和其他高层建筑结构一样，高层混合结构在竖向荷载作用下，各竖向构件都将产生竖向变形。由于各竖向构件受力的大小不同，各竖向构件的竖向变形大小也各不相同。各竖向构件之间的竖向变形差将使结构产生内力重分布。结构是逐层施工，结构自重也是逐层施加于结构上，而且在楼面找平过程中可能将变形部分的抵消，使结构的实际内力与一次加载时的内力有一定差别。

与纯钢结构和钢筋混凝土结构不同的是，高层混合结构是由钢结构和混凝土结构组合而成，钢材无收缩徐变，混凝土会发生收缩和徐变。由于混凝土的收缩和徐变，将使高层混合结构各竖向构件的竖向变形差加大。由于混凝土的收缩和徐变的存在，即使没有荷载作用，结构也会产生内力与变形。研究表明，由于混凝土的收缩徐变引起的竖向变形差远大于竖向荷载产生的竖向变形差。

因此，高层混合结构竖向变形差的影响问题比其他结构更为重要。

4.2 外框架与核心筒的协调工作问题

钢管混凝土框架结构的延性好、刚度小，混凝土筒体刚度大，但延性差，二者的自振周期与振型相差很大，要使他们能够协同工作，才能充分发挥它们的作用。保证钢管混凝土框架与混凝土筒体协同工作的结构构件是楼面梁和楼面板。楼面梁和楼面板与柱和墙的连接为刚性连接时，结构的整体性好。楼面梁和楼面板与柱和墙的连接为半刚性连接或铰接时，结构的整体性较差。楼面梁和楼面板与柱和墙的连接节点的刚性对结构的受力影响有多大，如何才能使框架和核心筒协同工作是值得探讨的问题。

本项目中的A塔楼结构的楼面梁与柱和墙采用铰接连接，在结构设计的过程中对此问题做了详细分析。

5 结语

本文首先对江苏新长江(雅阁)国际酒店中的A塔进行了详细介绍，对结构设计的一些特点进行了概括分析。在此基础上，依据以往的工程经验对高层混合结构相比纯钢结构和钢筋混凝土结构的优缺点进行了对比，对比发现，高层混合结构综合了钢结构和钢筋混凝土二者的优点，是一种非常可靠有效的高层建筑结构体系。但是，高层混合结构也有他的缺点，如竖向变形差较大，框架与筒体的协调工作问题等，本文做了相应阐述，望以后的研究者能够加以重视，并做专门研究。

[1]JGJ3—2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[2]傅学怡.实用高层建筑结构设计[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社，2010.