武汉万达瑞华酒店裙楼大悬挑结构受力分析

2015-12-03李卫勇

中国科技纵横 2015年5期

关键词：裙楼楼层楼板

李卫勇

(北京市建筑设计研究院有限公司广州分公司,广东广州 510030)

武汉万达瑞华酒店裙楼大悬挑结构受力分析

李卫勇

(北京市建筑设计研究院有限公司广州分公司,广东广州 510030)

某酒店为局部楼板不连续、扭转不规则、竖向不规则的超高层建筑。由于建筑功能需要,裙楼3到6层形成空间大悬挑结构,受力较为复杂。本文通过建立三维有限元模型,对该部位的内力、变形、楼板应力及舒适性进行分析。根据分析结果,对薄弱部位进行加强处理,确保了结构的安全。

高层建筑大悬挑结构分析

1 工程概况及结构体系

武汉万达瑞华酒店位于武汉中央文化区--楚河汉街，是万达酒店及度假村投资并管理的首家奢华酒店， 2014年上半年开业。项目总建筑面积约7．08万平方米(其中地下建筑面积为8500平方米)，地下4层，地上30层(裙楼5层)，建筑总高度147米[1]。（如图1所示）

结合建筑平面功能、结构经济性及受力合理性，本工程采用延性较好的混凝土框架柱-核心筒抗侧力结构体系。塔楼平面投影尺寸为40mX40m，外框架柱柱距主要为10m～15m。裙楼部分有5层，主要由酒店大堂、宴会厅、设备用房及屋顶花园等组成，和主楼连为一体。3到5层形成8．5m的局部空间大悬挑。

2 大悬挑部位结构布置

裙楼大悬挑结构平面如图2所示。裙楼部分的楼盖体系以钢筋混凝土主次梁体系为主；部分大跨度楼盖和大悬挑楼盖，如宴会厅(+16．0m)及宴会厅屋盖(+28．0m)等采用后张有粘结预应力混凝土梁体系，通过预应力保证构件的挠度和裂缝宽度的控制。悬挑梁截面为500x2000或600x2000。

3 大悬挑结构变形及内力

考虑整体受力的复杂性，利用MIDAS及PKPM软件进行模型整体分析。

对3～5层8．25m悬挑结构的变形进行计算，结果表明，D+L下最大变形40mm，计算跨度16．5m，挠度1/413，满足规范限值1/300要求。从悬挑部位轴力情况可看出，悬挑外侧部分竖向柱设计包络工况(考虑竖向地震作用)下产生拉力，最大拉力为296kN，小于混凝土柱抗拉承载力；部分柱竖向压力，最大压力为647kN。

图1 建筑效果及结构三维图

图2 裙楼3～5层结构平面布置

从悬挑部位弯矩分布可看出，4层大悬挑形成共同受力的空间作用体系，较均匀分担设计包络工况下产生的弯矩，通过对悬挑梁进行合理配筋，可以保证悬挑部分的结构强度和变形要求。从悬挑支撑柱弯矩分布可以看出，支撑柱在设计包络工况下楼层处产生较大弯矩，在施工图阶段加强该方向纵筋配置以抵抗所产生的弯矩。

4 大悬挑结构舒适性及楼板应力分析

对悬挑楼层竖向自振周期进行计算，裙楼悬挑8．25m局部楼层竖向自振周期为0．333s(3HZ)。根据“高规”3．7．7条及条文解释[2]，楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3HZ，以保证结构具有适宜的舒适度，避免跳跃时周围人群的不舒适。本工程悬挑楼层舒适性符合规范要求。

为确保抗震性能目标[3]的实现，确保中震作用下楼板能够可靠有效传递地震等水平力，保证结构的整体抗侧性能，对结构层3层大开洞楼板利用midas Gen软件进行了中震下楼板的弹性应力分析。结果表明，3F大开洞转角处楼板应力最大为1．5MPa，设计板厚为150mm，考虑到楼板还需承受一定的竖向力，增加楼板配筋率为0．3%，双层双向拉通，保证其中震不屈服，并控制大震的剪压比。

5 扭转规则性分析

从建筑平面看，由于塔楼偏置及楼层板开洞原因，导致了结构偏心率超过规范要求，因此，在结构体系上，采用框架核心筒结构体系，从而使结构具有了良好的整体抗侧和抗扭性能。结构的自振特性前两个周期比较接近，而且平动系数显示第一和第二振型为明显的Y和X方向振动，第三振型为扭转振型，其与X方向及Y方向的平动周期比均远远小于规范要求的0．85。两个方向的平动周期比均远小于规范限值，显示了结构具有更加良好的抗扭刚度。

本结构裙楼2～6层存在楼板不连续、偏心布置(由于核心筒偏置，裙楼到塔楼收进时X方向部分楼层偏心率＞15%)等平面不规则特性。计算中采用刚性楼板假定，计算结果表明，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，局部楼层最大扭转位移比为1．32小于1．40，满足“高规”3．4．5条要求不宜大于1．2，不应大于1．4。第一扭转周期与X向和Y向的平动周期比均小于规范0．85的要求，显示结构具有较好的抗扭规则性。