天宇嘉园群体建筑工程结构设计体会

王建春

摘 要：天宇嘉园项目为整体地下室、上部裙房相互独立的群体性建筑工程。介绍了此类群体性建筑工程设计部分要点，主要包括结构方案把握、结构专业设计人员的协同，可为此类群体性建筑工程的结构设计提供一些有益参考。

关键词：上部结构方案；人员协同

1 工程概况

本工程位于河北省承德市丰宁县，项目名称为“天宇嘉园高尚小区”。总建筑面积为89919.55平方米，地下二层为整体地下室，地上结构部分划分为A、B、C、D座四个带底商单塔楼建筑。A座塔楼17层带底商2层，高度55.5m；B座塔楼为16层带底商2层，高度52.5m；C座塔楼为25层带底商2层，高度79.55m；D座塔楼为24层带底商2层，高度76.55m。

本工程结构使用年限为50年，抗震设防分类为丙类，建筑结构安全等级为二级。抗震设防烈度为6度0.05g，设计分组为第二组，场地类别为Ⅱ类。基本风压为0.4KN/m2，地面粗糙类别为B类，基本雪压为0.3KN/m2。

2 上部结构方案确定

丰宁天宇嘉园项目上部结构方案，主要包括结构计算单元确定，结构类型的选择等。

建筑结构平计算单元划分：优先选择计算受力清晰、传力直接、相互关系比较明确的结构关系，尽可能减少平面的扭转效应，建筑平面质量中心和刚度中心尽可能一致。以D座建筑为例，上部结构主要存在以下不规则：

2.1 D座建筑计算结果存在平面不规则方面问题（一扭转不规则），左侧单元连接二层裙楼，右侧单元与裙楼无相互关系。根据结构建模计算结果，标准层质心X方向坐标为105.69，底层裙楼相连部分质心X方向坐标为96.21，裙楼建筑X方向边长Lx为54.7。因此塔楼质心与裙楼质心偏心距离与裙楼建筑X方向边长的比值：

塔楼、裙楼的偏心距与裙楼边长比值已经接近20%，造成建筑裙楼位置Y方向水平地震作用下扭转强烈，平面扭转位移比大于1.50。

2.2 D座建筑存在平面不规则方面问题（二楼板错层）。根据建筑平面，裙楼连接单元临街，底部两层为商业，右侧单元为住宅，楼板从地下室顶板起形成较大错层，且一错到顶。错层部位处于结构薄弱部位，楼板错层情况见下图。

2.3 D座建筑存在竖向不规则方面（三结构竖向收进）。建筑竖向收进部位的高度H1为34米（左单元高度），总高度H为69.60米（又单元高度），H1/H=0.49>0.2；上部收进后楼层水平尺寸B1为25.80米，下部楼层水平尺寸B为51.95米，B1/B=0.47<0.75。结构为竖向收进不规则。

D座建筑初步设计阶段共存在塔楼偏置、水平扭转位移比大于1.4、楼板错层、结构竖向收进几种不规则类型，为特别不规则，属于抗震不利建筑。

根据D座建筑平、立面布置情况，考虑在将左右单元之间设增抗震缝，设缝后将D座上部结构划分为两个相对规则的抗侧力计算单元，克服了楼板错层、结构竖向收进、塔楼较偏置这些不利情况，设缝宽度满足《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.10项条款的要求。

整体结构Y方向位移比为（扭转效应强烈）：

Y方向最大位移与层平均位移的比值：1.40（第5层第 1塔）

Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.55（第5层第 1塔）

划分两个计算单元后，左单元计算位移比：

Y方向最大位移与层平均位移的比值：1.13（第 11层第 1塔）

Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.15（第7层第 1塔）

右单元计算位移比：

Y方向最大位移与层平均位移的比值：1.31（第8层第 1塔）

Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.33（第4层第 1塔）

划分两个计算单元后，结构计算各项指标均满足规范要求，且达到了一般规则性要求，实现了结构抗震概念设计的思想。

3 群体建筑结构设计人员的协同

丰宁天宇嘉园项目为群体性建筑，在业主要求设计周期相对较紧的情况下，结构专业需要多人参与工程的设计。

作者根据建筑特点，将群体建筑划分为A、B、C、D、地下车库共5个结构设计单元，A、B、C三个单元各安排一人，作者作为专业负责人进行D、地下室两个单元的设计。在项目前期阶段，作者根据项目特点编写结构专业技术措施并和审核人确定技术措施的合理性，基本合理后下发各设计人作为统一要求。

A、B、C、D单元设计人员进行结构力学模型建模时，每个人建立结构模型单元在地下部分附带至少两跨地下车库结构。作者在建立地下车库计算模型时，利用各单元模型进行拼装组合，组合成含A、B、C、D、地下车库5个结构设计的整体模型进行结构计算。这样能较明显提高设计效率，有效保证工程设计质量。

在地下车库计算时，作者按上部塔楼组装局部楼层（5个楼层，其余楼层按等效荷载附加在第5层）和组装全部楼层分别进行计算，模型见下图实例。

局部楼层组装模型 全部楼层组装模型

作者对两种组装情况模型计算结果进行比较发现，地下车库部分基础和梁板计算结果基本一致，对基础、梁核对误差在2%以内。在群体项目地下车库设计时，可以借鉴此做法，将模型进行局部简化，此方法将大大减小电算时间。

4 结语

此项目已经通过竣工验收，作者为本项目结构专业负责人。通过对整体地下室群体工程的上部结构方案、结构专业设计人员协同等方面的论述，为此类群体建筑工程结构专业设计提供了有益的借鉴。

参考文献

[1] GB50011-2010《建筑抗震设计规范》[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2] JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.