论现代化高层酒店结构设计的难点

汪志香

【摘要】随着社会经济的快速发展，我国的酒店结构越来越复杂。本文以现代化高层酒店的结构设计为例，详细介绍高层酒店结构设计的难点，并以实例分析如何解决这些结构设计难点问题。

【关键词】高层酒店；结构；设计；抗震；难点

现代化高层建筑不仅要满足城市的协调发展，同时还要满足顾客的各方面需求，保证建筑的安全性、耐久性和可靠性。但是由于现代化高层酒店建筑具有一些固有的特点，这使得其结构设计存在许多困难。

1 现代化高层酒店结构设计的难点分析

1.1 结构整体设计难点

对于高层酒店的结构整体性设计，首先要考虑的问题是如何综合布置酒店的结构型式、高度、层高、各功能分区等。由于高层酒店对于建筑施工技术的要求更高，因此在结构设计中遇到的难题也就越多。例如：高层酒店结构转换梁下净高不好控制等。

由于酒店是城市的一个重要组成部分，故而其必须与周围环境融为一体，除合理组织主体建筑群的位置外，还要考虑到广场、停车场、道路、庭院灯的布局设计，部分高层酒店设计中还需要考虑到网球场、游泳馆、露天茶座等的设计。在整体结构设计中，必须选择最为合适的结构型式。例如：将电梯井道设计成剪力墙的核心筒，达到充分利用空间、提高结构刚度的效果，以保证酒店结构的安全性。当然，在设计中还要考虑到结构的经济性，不同的结构型式，工程造价不同，必须选出最为合理的结构方案。

而在具体的结构布置上，则需要综合各个工种来考虑问题，例如：天花板上预留管线和相关设备的洞口，留有足够的空间；又如：土建结构设计与消防防火系统、电气系统等的综合设计。

1.2 风荷载影响下的结构设计

风荷载是风作用于与气流垂直的平面所产生的压力，高层酒店结构受风荷载的影响较大，这是结构设计中要重点考虑的因素，应适当提高顶层部分以及对风荷载较为敏感部位的结构风压，在这里，可以参考城市或相关建筑物设计的基本风压值，若没有相关风压值可供参考，在设计时可将当年的最大风压值作为最原始的数据进行高层建筑基本风压的计算。

在风荷载作用下，高层酒店结构可能会发生晃動，给处于酒店中的人员带来不适感，甚至导致严重事故的发生，例如：电梯钢缆晃动幅度过大带来的电梯事故。因此，必须重视风荷载问题的设计。但是，实际上，风荷载对酒店建筑的影响具有不确定性，这给结构设计带来许多难题，如何确定结构设计的相关标准、如何确定基本风压，哪些部位要适当增加基本风压，增加到多少等等诸如此类的问题使得高层酒店结构设计非常复杂。

1.3 抗震设计

现代化高层酒店一般有主楼和裙楼，这两个部分对地震力有着不同的反应，故而设计时需要同时考虑到消能减震问题。在消能减震设计中，如何布置消能部件，如何确定各相关参数等，都是需要考虑的问题。在酒店结构的抗震设计中，其基本标准是：在小中型地震中保证生命财产安全，在大地震中则要保证顾客和工作人员的生命安全。由于高层酒店较高，如何达到抗震的目的，还是有很多难题的，我们常采用的方式是型钢混凝土框架结构+钢支撑的方式，这种结构具有自重轻的优点，从而最大限度消减建筑结构吸收的地震力，起到保护结构的作用。但是由于高层酒店建筑不仅占地面积广，且非常高，这就要求我们设计时一方面要进行抗震结构体的设计，一方面还要增加耗能减震装置，增强酒店结构的刚度，提高抗震性能。

2 实例分析

2.1 概况

某高层酒店建筑的主楼为37层，裙楼5层，同时主楼还设有2层的地下室，建筑高度约为150m。抗震设防烈度为7度，建筑工程属于丙类工程，按照该地区的设防烈度进行抗震设计。建筑场地的类别为Ⅱ类。本工程的基础埋深在7.5-11m之间，地下室底板采用双板结构，为500mm厚的底板和150mm厚的C20混凝土板。地下室顶板是上部结构的嵌固部位，顶板厚180mm。

2.2 结构体系的选择

在本次项目中，酒店结构采用框架-剪力墙结构型式，分成两级结构，转换层以下布置框支柱，剪力墙和外围的承重柱均落地到基础，这样就由剪力墙、外围的框架柱和框架梁形成了第一级结构，主要承受水平力和竖向荷载。而楼面板和次梁是第二级结构，其只承受竖向荷载，并将其传递到第一级结构上。在该酒店项目中，主楼、裙楼、转换层的平面形状非常规则，是标准的长方形，有利于提高结构的抗震性能。

2.3 抗震设计

本次工程采用SATWE、ETABS软件进行结构计算分析，并用人工模拟的加速度时程曲线进行时程分析。结果表明，在风荷载和地震的作用下，该酒店建筑结构的强度和变形均能满足相关标准的要求，说明建筑结构设计方案是可行的。下面详细介绍一下本次工程项目中的抗震设计。

第一、在主楼与裙楼之间设置了2道抗震缝，并在抗震缝的两侧设置双柱，而未在地下室和基础中设抗震缝。设置抗震缝的作用是避免因大楼平面形状规则而竖向不规则引起的不利于抗震的因素。

第二、主楼的第五层是转换层，框架柱和剪力墙的抗震等级均为特一级，其中：转换层的楼板厚度为200mm，剪力墙的厚度为850mm。经过计算分析得出，转换层上下层的剪切刚度比为0.613，满足相关规范的要求。转换层以上若干层的柱子采用井字复合箍，箍筋间距控制在100mm以内，而肢距控制在200mm以内，箍筋的直径则≥12mm。

第三、为提高结构的安全性，采取一些构造加强措施，如将酒店建筑的首层、设备夹层、避难层以及屋面层等薄弱层的楼板厚度设计为180mm，而电梯核心筒周围的板厚设计为150mm，并设置双层双向钢筋网，以保证结构的刚度。

第四、在薄弱层的设计上，将其地震剪力放大1.25倍，然后进行弹塑性的变形分析计算。在本次项目中，薄弱层是转换层以下的各层，设计时应加强抗震设计，对框支柱、落地剪力墙的弯矩等按规范进行调整，提高框支柱的纵向配筋率，提高约1.2-1.5倍，并将落地剪力墙的总体配筋率提高约1.6-1.8倍。在落地剪力墙的分布钢筋设计中，由于转换层是主楼的第五层，所以考虑到高位转换结构，故而将落地剪力墙的分布钢筋配筋率设置为0.3%-0.4%，从而有效提高落地剪力墙的抗震性能。

第五、根据相关规范要求：时程分析中，得出的每条时程分析曲线计算出来的结构底部剪力均应≥振型分解反应谱法得到的底部剪力的65%；而多条时程分析计算出来的结构底部剪力应≥振型分解反应谱法获得的底部剪力的80%。在本次项目的时程分析中，结果满足这一标准。另外，根据时程分析曲线可知，酒店结构在第五层和第23层出现位移突变情况，这是因为第5层为转换层，而第23层是建筑结构的高度变化处，这说明计算结果与建筑的功能变化是一致的，计算结果能真实反映出其实际受力情况。在设计中，针对位移突变现象，设计时适当增加转换层上下两层以及21-24层的剪力墙墙体数量、墙体厚度、梁高度等来提高层间的刚度。

结束语

随着我国社会经济的快速发展，现代化高层酒店、超高层酒店将会越来越多，在设计时要综合各方面因素，运用多种软件进行结构性能的计算分析，确保酒店结构设计在符合相关规范和标准的基础上实现艺术性与技术性的统一，保证酒店建筑的安全性、耐久性。

参考文献：

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[2] 屈健.高层酒店结构设计和分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（20）.