廣州遠洋公寓鋼結(jié)構(gòu)設計特點（實例）

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　　一、概 況

　　廣州遠洋公寓大廈是遠洋賓館新建的一棟兼汽車庫、辦公公寓為一體的高層建筑。地上30層，地下3層，建筑面積20000M²，總高度為103m，標準層層高3.20m，地上1-10層為可以停放200輛汽車的立體汽車庫，11層以上為公寓，頂部有餐飲及娛樂設施。建筑外形與二十年前建造的遠洋賓館互相呼應成為一體。

　　由于遠洋公寓大廈建地窄小，地處交通要道，混凝土結(jié)構(gòu)施工很不方便。同時，為了提高建筑面積的使用率，增強抗震性能，加快建造周期，由開始的混凝土結(jié)構(gòu)方案改為鋼框架——鋼筋混凝土剪力墻方案。按照這個方案已于2000年底封頂，成為廣州市第一棟高層鋼結(jié)構(gòu)，也是國內(nèi)迄今最高的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑。

　　二、結(jié)構(gòu)方案的選取

　　1. 鋼框架——鋼筋混凝土剪力墻混合結(jié)構(gòu)。由于原來是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，保留了鋼筋混凝土剪力墻，這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點是較全鋼結(jié)構(gòu)造價低，樓電梯的墻既是承載又是分割墻；缺點是施工復雜，尤其是由于本工程的建筑平面特點混凝土墻不能先于鋼結(jié)構(gòu)施工，影響鋼結(jié)構(gòu)的進度。本文第三節(jié)將說明解決途徑。

　　在原混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布局條件下，利用鋼結(jié)構(gòu)大柱網(wǎng)的特點，將1、3、4軸上的四排柱改為三排柱，1/4軸上僅保留G軸上一個柱，減少了柱子，減小了柱截面，發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，為租售樓創(chuàng)造了有利的條件。

　　2. 鋼框架——支撐體系的純鋼結(jié)構(gòu)方案：這個方案也可以較好地滿足建筑平面的要求。結(jié)構(gòu)優(yōu)點是自重輕、地震作用小、減小了鋼——混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)平面的剛度偏心影響，有較好的延性。缺點是較鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)造價高。經(jīng)過竣工后的實際比較，為了使鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)施工合理，采用本文第三節(jié)方案后，實際用鋼量與純鋼結(jié)構(gòu)已相差很少。

　　三、鋼骨混凝土剪力墻的采用：

　　1. 為什么本工程中采用鋼骨混凝土剪力墻：

　　1）合理的施工流水作業(yè)，加快工期。本工程建筑平面中剪力墻未形成獨立的筒形結(jié)構(gòu)，不可能先行施工，國內(nèi)很多鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)是筒中筒結(jié)構(gòu)，筒體可以先于鋼結(jié)構(gòu)6~10層澆注混凝土墻體，而后安裝鋼結(jié)構(gòu)。如果本工程采用一般混凝土剪力墻，鋼結(jié)構(gòu)與墻各層需同步施工，必然影響鋼結(jié)構(gòu)的進度，失去了鋼結(jié)構(gòu)快的優(yōu)勢。因此，本工程在混凝土剪力墻中設置鋼柱梁及斜撐，組成臨時穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，與鋼框架同時安裝形成整體框架——支撐結(jié)構(gòu)，安裝之后逐層澆注鋼筋混凝土墻。這樣安裝鋼結(jié)構(gòu)與混凝土作業(yè)分別進行，相互沒有影響。

　　2）鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)在施工中由于鋼梁的安裝誤差與混凝土墻的施工誤差相差近十倍，由于混凝土墻的偏斜經(jīng)常發(fā)生鋼梁很難就位的情況。在本工程中于墻內(nèi)設置鋼骨后，與鋼梁連接的預埋件和墻內(nèi)鋼骨柱相連，可以控制鋼結(jié)構(gòu)誤差之內(nèi)使鋼梁準確的就位，不會再發(fā)生鋼梁難安裝的問題。

　　3）本工程十層以下為停車庫，由于需滿足200輛車位，面積很緊張，按照車輛布局要求，1軸剪力墻不可能上下貫通，需結(jié)構(gòu)作局部轉(zhuǎn)換，上部墻內(nèi)的鋼骨在下部形成鋼骨混凝土柱作為支承構(gòu)件之一，較好的滿足上下轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的要求。

　　4）鋼骨的設置使鋼骨混凝土剪力墻提高了承載能力及延性。經(jīng)計算，增加鋼骨柱可以減小混凝土截面及豎向鋼筋，提高墻體抗壓彎的承載能力。

　　2.鋼骨混凝土剪力墻的構(gòu)造及施工：

　　鋼骨設置于墻端及轉(zhuǎn)角處，在外接鋼框架梁處挑出鋼牛腿并連接預埋件，上邊再焊接連接板與鋼框架梁腹板用高強度螺栓相連。

　　由于墻內(nèi)鋼骨柱及梁較小，作為臨時支撐結(jié)構(gòu)，在該狀態(tài)下按6層鋼框架——支撐結(jié)構(gòu)承受風及常規(guī)荷載計算，可以滿足側(cè)向位移限值要求。因此，在施工時要求安裝鋼結(jié)構(gòu)與澆注灌混凝土相差不得超過6層。

　　實踐證明，在施工中設鋼骨混凝土墻做法達到了預期效果。由于墻內(nèi)設置鋼骨，用鋼骨增加約15kg/M² .

　　四、結(jié)構(gòu)分析及鋼結(jié)構(gòu)設計：

　　1.結(jié)構(gòu)分析：

　　本工程為一般鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)，設有很特殊之處，使用了SATWE及美國ETABS軟件計算分析，風荷載取值：基本風壓0.5km/M²，風載系數(shù)1.4，由于周邊高層建筑較多，風荷按增大1.3倍計算，地震設防為7度，Ⅱ類場地上，地震作用各系數(shù)按混凝土結(jié)構(gòu)取值。

　　經(jīng)計算結(jié)構(gòu)主要特征如下：

　　結(jié)構(gòu)自振周期；Tx=2.95秒 Ty=3.13秒

　　風載作用下結(jié)構(gòu)側(cè)向位移：

　　2. 鋼結(jié)構(gòu)設計

　　1）鋼構(gòu)件：地下一層框架柱、梁為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，其中鋼骨與一層柱截面相同，鋼框架柱為焊接箱型截面，梁為焊接H型截面，停車庫夾層次結(jié)構(gòu)均為焊接H型鋼梁柱。最大鋼柱為□550Χ550Χ25，由于層荷載較大，最大梁截面為H600×250×12×25， 柱、梁采用的最厚鋼板為25mm， 剪力墻厚度：地下三層至十一層為600mm，十二層至二十四層為500mm，二十四層以上為 400mm.混凝土標號分別為C40，C35，C30.樓板為壓型鋼板作模板上澆鋼筋混凝土。

　　2）鋼材全部采用國產(chǎn)鋼材，框架柱梁用Q345B 級，次梁及次要構(gòu)件可用Q235B級。

　　3）節(jié)點連接形式：考慮制作及現(xiàn)場施工簡便，采用簡易常用的連接方式。柱梁剛接時，翼緣剖口焊、腹板用高強螺栓連接；鉸接時，腹板用高強螺栓與柱連接。墻內(nèi)鋼骨柱與主梁連接均為鉸接。

　　4）設計用鋼量：主框架為1480t ， 墻內(nèi)鋼骨為310t，平均用鋼量：主框架結(jié)構(gòu)70.5kg/M2墻內(nèi)鋼骨為14.7kg/M2

　　五、小 議

　　1.工程為一般高層建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)計算分析方面設有明顯的特點。由于建筑平面決定，剪力墻較強，因此基本上是由剪力墻承受水平力。結(jié)構(gòu)的變形性能有明顯的剪力墻結(jié)構(gòu)特點。鋼框架主要承受垂直荷載。不起擔負第二道防線的作用。因此，設計中保證剪力墻的較好抗震性能是非常重要。

　　2.建筑高寬比為6，正好為限值，層面積較小，剪力墻偏心，平面及豎向的形狀對抗震不利，如果采用純鋼結(jié)構(gòu)的鋼框架——支撐體系對加強抗震性能更為有利。

　　3.本工程相對于結(jié)構(gòu)計算分析來說，結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、連接節(jié)點、焊接質(zhì)量及材料的選取更為重要。是保證結(jié)構(gòu)安全、施工質(zhì)量進度的重要環(huán)節(jié)。本工程在設計中對這些方面給予了充分的重視，均采取了相應的措施。

　　4.鋼框架部分采用大柱網(wǎng)，構(gòu)件數(shù)量較少，標準層僅有9根柱。對于窄小的施工現(xiàn)場，減少構(gòu)件吊次可以提高安裝效率。

　　5. 鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)中使用鋼骨混凝土剪力墻或是在混凝土墻中放構(gòu)造鋼骨（不參與受力計算）。對鋼 ——混凝土混合結(jié)構(gòu)的施工，提高承載能力，加強延性都是有利的。