合肥置地广场·柏悦中心C座结构方案选型

陈 霖

(中国电子工程设计院，北京 100142)

合肥置地广场·柏悦中心C座结构方案选型

陈 霖

(中国电子工程设计院，北京 100142)

以合肥置地广场·柏悦中心C座的结构选型为例，分析了超高层结构采用混合结构和混凝土结构的优缺点，通过综合论证分析，选择了前期一次性投资较低的混凝土结构方案为该项目的结构体系，为类似项目提供了设计依据。

超高层结构，混合结构，混凝土结构，综合效益

1 工程概况

合肥置地广场·柏悦中心C座项目位于安徽省合肥市城市新中心——政务文化新区，南依龙图路，东临星光西路，西靠怀宁路。项目用地北面为省广电中心，东面为城市绿轴景观带，西面为省文博园。项目总占地面积51 188 m2,拟建以五栋塔楼为主体的中央景观庭院，总建筑面积达到442 034 m2，其中A座办公楼50层，建筑高度约180 m；B座办公楼(已建成)16层，建筑高度约80 m；D座办公楼(已建成)24层，建筑高度约100 m；E座办公楼39层，建筑高度约138 m。地下室共4层，建筑面积150 756 m2,地下2层～4层为车库及相关设备配套用房，G层为商业用房，战时地下3层，4层部分作为人防地下室；C座位于地块西北角,结构高度为204 m，屋顶钢架尖顶建筑标高为215.30 m，室外地坪高度为-4.800 m。G层以上部分总建筑面积为106 724.7 m2，地下4层，地上50层，标准层层高为3.8 m，19层，35层为避难层，层高为5.7 m。基础采用桩筏基础。其建筑效果图如图1所示。

根据建筑的空间及使用功能的要求，选用框架—核心筒结构体系作为本项目的结构体系。本建筑标准层为近似规则长方形，建筑轮廓外包尺寸为48 m×40 m，整体高宽比为204/40=5.1，首层核心筒尺寸为25 m×17.2 m，筒体高宽比为204/25=8.16，204/17.2=11.86。本项目建筑方案为美国V3建筑事务所设计，施工图由作者所在设计公司承担，结构平面图如图2所示。

2 设计条件

2.1 自然条件

该项目所在地为安徽省合肥市政务区，基本风压为0.35 kN/m2(n=50年)，根据JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程[2]要求，对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时按基本风压的1.1倍采用；本地区地面粗糙度为B类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，地震分组为第一组，场地抗震类别为Ⅱ类，抗震设防类别：丙类。

2.2 材料类别

核心筒所采用混凝土等级为C40～C60，梁板采用混凝土等级为C30，所用钢筋级别为HPB300，HRB335，HRB400，钢材采用Q235-B,Q345-B级钢材，焊条类型为E43型或E50型。

2.3 结构分类等级

根据相关规范，本结构安全等级为二级，结构抗震设防类别为乙类，基础的安全等级为二级，基础设计等级为甲级，核心筒的抗震等级为特一级，框架的抗震等级为一级。

3 结构方案选型

根据JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程[2]规定，钢筋混凝土框架—核心筒结构在7度区的最大适用高度A级为130 m，B级为180 m，本项目的结构设计高度达到204 m，超过了B级高度180 m，因此本工程属于超B级高度的超限项目。根据结构布置和受力特点，本工程可采用混凝土结构和混合结构。通过结构计算和实际工程经验，对两种结构形式在受力性能、成本造价、施工难易度和综合效益等方面的比较，得出最优方案。

3.1 混凝土结构方案

本结构地下4层，地上50层，外框柱距为8 m，外框柱距核心筒距离为12 m，外框柱承担了较多的竖向荷载，若单纯采用钢筋混凝土柱，则柱截面较大，从而会影响了建筑空间的使用。因此本方案结构外框柱在40层及以下采用型钢混凝土柱，40层以上在角部的8根柱采用型钢混凝土柱，其余柱采用纯钢筋混凝土柱。此方案能最大限度的提高外框柱的竖向承载力，增加竖向刚度，而顶部区域纯混凝土柱已能够满足承载力要求，取消柱内型钢则避免材料浪费。筒体及梁板结构均采用钢筋混凝土材料，此种结构形式为混凝土结构。

型钢混凝土柱中型钢为十字形型钢，由工厂生产加工而成。型钢与混凝土通过可靠连接形成共同竖向受力构件，在相同竖向承载力情况下，较单纯钢筋混凝土柱截面面积可减小1/3～1/2，提高了构件的延性；与纯钢柱相比，则节约了钢材，免除了防火防锈等多道工艺要求。

钢筋混凝土结构形式采用现浇钢筋混凝土梁板体系，与竖向构件有可靠的连接，结构整体性得到大幅增强，而且此种结构形式施工技术成熟，维护成本低。

3.2 混合结构方案

混合结构方案的外框柱全部采用型钢混凝土柱，此柱的特点已在混凝土结构方案中提过。混合结构方案的水平构件由组合型钢梁和组合楼盖构成。组合楼盖自重轻，延性好，能充分发挥钢结构的材料性能，在承载力相同的情况下能显著减小钢梁截面高度，同时减少传给基础的荷载。组合楼盖可以由工厂加工，现场铺装，省去了现场支模的工艺要求，大大提高了施工进度。

4 结构计算结果对比分析

4.1 主要构件比较

为保证两个方案的可比性，两种方案采用相同的结构布置形式和计算参数。本工程的位移指标是由地震荷载控制，根据JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程[2],位移角限制为1/600，型钢混凝土柱的轴压比限值为0.70，混凝土柱的轴压比限值为0.75，核心筒的轴压比限值为0.5，两种方案主要构件见表1～表3。

表1 外框柱截面尺寸及混凝土等级

表2 梁截面尺寸及混凝土等级

表3 楼板截面尺寸及混凝土等级

4.2 楼层净高比较

在满足计算要求的前提下，混凝土结构方案的主梁控制在700 mm，层高3.8 m，结构净高3.1 m；混合结构方案主梁控制在550 mm,组合楼盖厚度100 mm，结构净高为3.15 m。故混合结构方案能提供更高的使用空间。

4.3 整体计算指标对比

两种结构方案的整体计算结果见表4，通过比较可见两种结构方案的自振周期基本一致，而混合结构由于自身自重轻，比混凝土结构方案偏柔，需要在35层采用伸臂桁架和腰桁架才能满足计算要求。

4.4 施工速度对比

两种结构方案均采用混凝土筒体，根据经验，标准层施工均采用爬模施工。爬模施工无需采用脚手架，施工速度快，在高层建筑中普遍采用。对于梁板施工，混凝土结构方案需采用传统的模板施工方式，现场模板施工工程量较大；而混合结构方案的钢梁和组合楼盖均由工厂加工，现场拼装，无需支模，现场施工简单，施工速度比混凝土结构方案快。

表4 两种方案整体计算指标对比

4.5 经济性对比

两种结构方案的材料用量见表5，从表5中不难看出，尽管混凝土结构的混凝土用量比混合结构的混凝土用量多7 527 m3，但钢材用量节省了1 849 t，混合结构方案的综合造价要比混凝土结构方案的造价高出约2 260.7万元。

表5 两种方案材料用量对比

5 结构选型

经以上对比分析，可以得到以下结论：

1)在净高方面，混合结构能比混凝土结构提供更高的结构使用空间。2)两种方案的各项结构计算结果均能满足规范要求，但混合结构由于自身偏柔，需要设置腰桁架和伸臂桁架才能满足计算要求。3)混凝土结构方案比混合结构方案在材料费用上要节省2 260.7万元。4)在施工速度方面，混合结构的施工速度要优于混凝土结构，但施工速度的差别并不明显，而混凝土结构的后期维护和改造成本较混合结构低。

综上，本项目选用了混凝土结构方案形式。对于建设方，其综合经济效益是他们首要考虑的问题，超高层结构方案的选型涉及到投资的综合成本，施工的复杂程度和项目的管理等各个因素，需要各方综合论证，才能找到最优方案。

[1] GB 50011—2010，建筑结构抗震设计规范[S].

[2] JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3] GB 50223—2008，建筑工程抗震设防分类标准[S].

[4] 北京勘察技术工程有限公司.安徽合肥置地广场工程场地项目地震安全性评价报告[R].2011.

Structural scheme selection of Hefei Landsquare·Brilliant center tower C

Chen Lin

(ChinaElectronicEngineeringDesignInstitute,Beijing100142,China)

Based on the structural scheme selection of Hefei Landsquare·Brilliant center tower C, this paper compared the advantage and disadvantage between mixed structure and concrete structure for super high-rise building. After comprehensive comparison, concrete structure was chosen as the structural scheme for this tower due to its lower prophase investment. Provides design basis for similar projects.

super high-rise building， mixed structure， concrete structure， comprehensive benefit

2015-01-05

杨小兵(1981- )，男，工程师

1009-6825(2015)08-0058-02

TU318

A