中国（中部）岳塘国际商贸城展示中心结构设计

肖 南，时 丹

（杭州市建筑设计研究院有限公司，浙江杭州 310001）

1 工程概况

中国（中部）岳塘国际商贸城位于湖南省湘潭市岳塘区芙蓉大道复线以西，板塘十一号路以东，荷塘支路十三以北，荷塘支路十一以南，项目总建筑面积约1701489m2，其中地上面积约1084063m2，地下面积约617426m2。上部建筑主要为5层专业市场商业建筑及4幢27～28层的高层公寓。整个项目配套设置一幢展示中心建筑，本文主要介绍该展示中心的结构设计。

展示中心总建筑面积约为24058m2，其中地上建筑面积约为8540m2，地下室面积约为15518m2。展示中心地上3层，其使用功能主要为楼盘展示销售、办公及会议中心等，层高自下至上分别为5.00m、7.00m、5.60m，首层室内外高差0.30m，建筑高度为17.90m。

展示中心的平面形状及外立面颇具特点。整体平面由三片长椭圆形平面呈120°夹角布置，三片长椭圆形平面在中心位置处通过3条宽度约5.0m的廊道连为一体。根据建筑立面图，展示中心的外立面自下至上向外倾斜，外周柱子贴合外立面也自下至上向外倾斜，故外周的大部分柱子为斜柱，建筑外立面采用穿孔铝板幕墙装饰。本工程平面内部的典型柱网尺寸为8.40m×8.40m，平面外围的柱网尺寸随外立面的倾斜而每层均不同。建筑效果如图1所示，建筑剖面图如图2所示。

图1 建筑效果

图2 建筑剖面图

展示中心下部设置一层地下室，地下室底板面建筑标高为-5.00m。地下室最大平面尺寸约为120m×195m。地下室的使用功能主要为设备用房及汽车停车库等。本工程地下室较为特殊，为不埋地下室，即地下室地坪标高与室外地坪标高基本一致，地下室周边敞开设计，不设外墙。

2 展示中心结构设计

2.1 设计条件和参数

展示中心设计使用年限为50年；建筑结构安全等级为二级；建筑桩基（地基基础）的设计等级为丙级；基本风压为0.35kPa（50年重现期），地面粗糙类别为B类；基本雪压为0.45kPa（50年重现期）[1]；本工程设计完成于2014年10月，按《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）[2]的规定，湘潭市为非抗震设防区，本工程结构设计不考虑抗震设防，按非抗震设计。

2.2 变形缝

展示中心由于外立面向外倾斜，故每层平面的尺寸均不同，平面最大包络尺寸约为98.0m×89.0m，超过温度缝的最大间距要求，但考虑到上部结构平面形状的特殊性，上部结构不设永久变形缝，设计中适当考虑温度应力的影响。

2.3 结构设计

展示中心外立面及外周柱自下至上向外倾斜，外周柱首层标高处的柱子中心与屋面标高处的柱子中心的水平投影长度为2.088～6.120m不等，外周柱子与水平面的夹角为70.15°～82.98°不等。展示中心整个平面由三片长椭圆形平面呈120°夹角布置，三片长椭圆形平面在中心位置处通过3条宽度约5.0m的廊道连为一体，中心位置处的楼面刚度较弱。

展示中心平、立面布置较为特殊，结构整体受力较为复杂，故本工程结构体系采用钢框架结构。考虑到外周斜柱会引起楼面构件内产生拉、压力，以及平面中心位置处的楼面宽度较窄，楼面整体刚度较弱，故在三片长椭圆形平面内的适当位置处设置柱间钢支撑，以加强结构整体刚度，柱间支撑下伸至一层楼面，柱间支撑在地下室范围改用钢筋混凝土剪力墙，柱间钢支撑立面如图3所示。

图3 柱间钢支撑立面图

钢框架柱子采用圆钢管柱。二层及以上各层的楼面梁采用H型钢梁及矩形钢管梁。楼板采用钢筋桁架自承式现浇混凝土板，大部分屋面板采用钢筋桁架自承式现浇混凝土板，跨度较大区域的屋面由于需控制梁高，采用轻质铝镁锰金属屋面板。

上部结构主要构件信息如下。①构件主要尺寸：圆钢管柱规格为φ630×12、φ800×24，方钢管柱规格为□450×450×12、□450×450×14；H型钢梁规格主要为H400×200×10×14、H500×200×10×14、H500×200×12×16、H550×250×10×14、H550×250×8×12、H600×250×14×18、H700×250×12×18、H800×300×14×22、H900×300×18×25、H1500×400×20×35；柱间钢支撑规格为□250×250×8×8。②钢柱、钢梁、钢斜撑的钢材牌号均为Q345B。③钢筋桁架自承式现浇混凝土板的厚度主要为120mm，板混凝土强度等级C30。

地下室采用现浇钢筋混凝土框架结构，地下室顶板采用普通钢筋混凝土梁板结构，纯地下室柱采用钢筋混凝土柱，上部结构钢柱向下延伸至地下室并锚入桩基承台内，钢柱在地下室范围内外包钢筋混凝土，内灌素混凝土，形成钢骨混凝土柱。地下室混凝土采用C30抗裂防水混凝土，抗渗等级P6。

根据地勘报告，结合上部结构特点及荷载大小，展示中心采用人工挖孔扩底桩基础，以6层中等风化粉砂质泥岩作为桩端持力层。本工程地下室为不埋地下室，无抗浮问题，为节省造价，地下室不设钢筋混凝土底板，仅设置建筑地面。桩基承台采用独立承台，承台间设置地梁拉结，主楼区域内承台之间的地梁采取平行的双地梁方案，以避开钢柱子位置，简化地梁构造，双地梁承受斜钢柱的水平推力，对此地梁采取了加强措施。

2.4 结构计算分析

（1）由于展示中心平面形状及柱子立面比较特殊，主体结构采用《盈建科建筑结构计算软件》YJK进行结构计算分析，以基础面作为上部结构的底部嵌固端。

（2）对结构进行整体计算分析时，采用刚性楼板假定，结构的弹性层间位移角如表1所示，计算结果满足规范要求。

表1 结构的弹性层间位移角

（3）计算结构构件的承载力及变形时，楼板采用两种计算模式，第一种模式采用刚性楼板假定，此种模式无法考虑斜柱引起的楼面梁内的轴向力，第二种模式完全不考虑楼板的刚度，即将计算模型中的楼板厚度设置为0，楼板荷载正常施加，此种模式可以考虑斜柱在楼面梁内引起的轴向力，本工程按上述两种楼板模式进行包络设计。

选取一层的9根外周斜柱，将其计算结果列于表2中，由表中计算结果可知，是否考虑楼板的刚度，对柱子的轴力影响不大（相差在10%以内），对柱子的弯矩及剪力有较大影响。

表2 一层钢柱柱底内力及应力比计算结果

选取三层楼面的9根钢梁，将其计算结果列于表3中，由表中计算结果可知，是否考虑楼板的刚度，对钢梁的弯矩、剪力及轴力有明显的影响，对轴力的影响尤其显著。

表3 三层钢梁内力及应力比计算结果

考虑到钢梁内的部分轴力会通过栓钉传递到钢筋桁架自承式楼板内，对楼板的配筋作适当加强，采取双层双向通长配筋，同时加强钢梁的栓钉配置。

（4）由计算结果可知，本工程柱间支撑ZC1的钢斜腹杆最大应力比为0.38，柱间支撑ZC2的钢斜腹杆最大应力比为0.22，柱间支撑ZC3的钢斜腹杆最大应力比为0.39，支撑斜腹杆的应力比均不大，均满足规范要求。

（5）根据计算结果，本工程结构构件的承载力及变形均能满足规范的要求。

2.5 节点构造

（1）考虑到本工程钢框架梁内存在轴向拉力，且交汇于圆钢柱的框架梁的水平夹角较为复杂，为简化节点构造，梁柱刚性节点采用梁贯通型。

（2）主楼区域内承台之间的地梁采取平行的双地梁方案，以避开钢柱子位置，简化地梁构造，双地梁的局部平面布置如图4所示。

图4 地梁局部布置

3 结语

展示中心采用钢框架结构，外周柱采用圆钢管斜柱，由于楼面梁内存在斜柱引起的轴向力，故采用不计楼板刚度和刚性楼板假定两种模式进行包络设计。各结构构件的承载力及变形均满足规范要求。由于平面中心位置处的楼面宽度较窄，楼面整体刚度较弱，在三片长椭圆形平面内的适当位置处设置柱间钢支撑，以加强结构整体刚度。经计算分析，结构弹性层间位移角满足规范要求。钢柱埋置于承台内，主楼区域内承台之间的地梁采取平行的双地梁方案，以避开钢柱子位置，简化地梁构造，双地梁承受斜钢柱的水平推力，对此地梁采取了加强措施。