某酒店主体上部结构选型思路与设计方法

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘要：本文主要阐明某酒店主体上部结构选型思路及主要设计方法。该酒店坐落于三亚市沿海地区，主体建筑平面造型呈环拥大海状的弧线形，由两段圆弧组成建筑物总长约为350m;竖向背离大海(圆心)呈12.20度整体倾斜。因建筑物平、立面形式均较为复杂，且海边城市风荷载较大，故上部结构选型时结合建筑物造型、公共建筑功能分区的特点、建筑物使用及美观性要求以及所处地域的自然条件，综合考虑并最终确定酒店主体建筑采用框架——剪力墙结构体系。本文将着重阐述上部结构体系选取的思路及斜柱数量较多的框架——剪力墙结构中竖向直构件(竖向铅直框架柱、楼电梯核心筒及沿房屋半径方向剪力墙)布置方法;结构区段的划分及防震缝的设置方式;大堂部分大跨度挑空空间结构处理的手段;加强整体性及减小自重产生附加倾覆力矩的措施;斜柱与竖向直构件协同工作时，对水平梁板、斜柱等构件采取的构造措施;结合超长建筑各区段长度，平、立面体型变化设置后浇带等。

　　关键词：框架-剪力墙结构、斜柱、核心筒。

　　Abstract: This paper mainly expounds the main body of a hotel structure design thought and main design method. The hotel is located in the coastal areas of sanya, the main body of a plane modelling of the building is surrounded the sea shape curve form, by two paragraphs of circular arc building about 350 m total; Vertical departure from the sea (right) was 12.20 degrees tilt the whole. For buildings-facade form are more complex, and the coastal city of wind load is bigger, so the upper structure model selection modelling, public buildings with building the characteristics, function pision of the building use and beautiful sex requirement and the area of natural conditions, and final comprehensive consideration of the main building of the hotel with frame, the shear wall structure system. This paper focuses on the upper structure system selection of thought and the number of more inclined column frame--of shear wall structure straight vertical component (vertical QianZhi frame column, floor elevator core tube and the buildings radius direction shear wall) layout method; Structure of pision and shock seam section of the set mode; The lobby of large span structure of processing carry empty space means; Strengthen the integrity and reduce weight to generate additional overturning measures; Inclined column and vertical straight component collaborative work, the level of beam slab inclined column, the component such as the structural measures taken; Combined with long building each section length, ping, facade size change pouring belt, etc.

　　Key Words: frame-shear wall structure, inclined column, core tube

　　中图分类号： TU323.5 文献标识码：A 文章编号：

　　一、 工程概况：

　　本工程位于被誉为旅游度假天堂的三亚市沿海地区，是集酒店、公寓、会所、别墅群等于一体的综合项目。总建筑面积约为13万平米，其中酒店主体总建筑面积约为9万平米。酒店主体部分主要功能分区为车库、会议中心、服务用房、管理用房、设备用房、行政办公室、大堂及客房等。建筑物地上七层，地下二层，由地下二层至首层各层层高依次为4.6米，5.5米，5.5米;三~七层各层层高均为3.7米，建筑物总高为37.8m(由基础顶面计算至屋面板处)。酒店主体部分呈环拥大海的圆弧形，由两段圆弧组成，建筑物总长约为350m;建筑物自地下二层顶板起沿竖向背离大海(圆心)倾斜12.20度。最终使酒店主体呈舒展的曲线，面向大海，环拥碧海、青山、彩霞、椰树与沙滩，与自然环境完美的融合在一起。

　　二、 自然条件：

　　三亚地区抗震设防烈度为6度，地震基本加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。50年一遇基本风压为0.85KN/m2，地面粗糙度类别为A类;不考虑抗冻及雪荷载。本工程地基场地类别为II类，属于非液化地基土，抗浮水位绝对标高为4.000m。

　　三、 上部结构选型：

　　因酒店主体从平面上沿建筑物长向大体分为单边客房和双边客房两种布置形式，且竖向呈12.20度背离圆心方向倾斜。建筑物从平面和竖向均属于不规则结构。且建筑物平面长度较长，考虑采用设置防震缝将整个建筑物分成六段。防震缝宽度为200mm，防震缝位置根据建筑功能及结构布局合理性确定，如大堂处挑空位置每边各保留一个楼(电)梯筒后设置防震缝，单边客房及双边客房建筑物宽度变化处设置防震缝，结合建筑物防火分区及各区段建筑物长度不超过70m的要求设置其他区段的防震缝等。结构区段划分见图3。

　　酒店类公建从使用上要求功能分区灵活，结合酒店主体平立面形式，结构选型时考虑采用框架结构、框架——剪力墙结构、框架——斜撑体系等。本工程最终考虑工期要求、施工工艺及工程造价等因素，决定采用框架结构或框架-剪力墙结构体系。

　　下面分别按框架结构及框架——剪力墙两种结构形式进行阐述：

　　(一)、框架结构体系：

　　对于公建类项目，穿越管线较多，且房间布局需要的灵活性也较大，最初确定结构方案时，优先考虑采用框架结构。但因建筑物整体倾斜，结构竖向构件多以斜柱为主，在相邻客房间非走道位置增设能贯穿竖向的直构件，且构件截面尽量做大，以减少因建筑物倾斜对结构产生的不利影响。从单榀框架来看，沿建筑物竖向设置两个铅直大柱子;其余竖向构件，按12.20度布置。单榀框架立面见图1及图2。这样即可满足《建筑抗震设计规范》[4]第6.1.5条：“超过24m高的丙类建筑，不应采用单跨框架结构”的规定。沿建筑物长向设置弧形混凝土梁将各榀框架联系在一起，形成空间受力体系。

　　除此之外，尚应将所有楼、电梯间的竖向构件作为竖直构件。由于建筑要求楼电梯四角结构构件不得凸出墙面，保证楼、电梯井道净宽及美观性要求;楼、电梯四角柱子仅能采用异性柱，但因结构体系复杂，在计算中考虑双向地震作用、框架柱双偏压设计时，异型柱内力及配筋都极为不合理，异性柱严重超限。故考虑采用第二种结构体系——框架剪力墙。

　　(二)、框架——剪力墙结构体系：

　　采用框架-剪力墙结构体系，即在框架结构基础上，将所有的楼、电梯筒均做成混凝土剪力墙，形成核心筒，并在平面中适当位置增加一定数量的沿半径方向的剪力墙，使各区段剪力墙分布尽量均匀。经初步试算后，解决了楼电梯间四角处异性柱超限的问题;同时因增加了竖向直构件的数量，可形成剪力墙和框架柱两道抗震防线，使结构体系更加合理，增加了建筑物的安全储备。

　　利用楼、电梯井筒布置剪力墙，不但达到了建筑使用净空和美观性的要求，而且极大地解决了在整体倾斜建筑物中沿弧线方向竖向剪力墙构件的布置位置受限的问题。

　　(三)大堂部分结构体系：

　　大堂部分因平面及竖向均需要大空间格局，按三层挑空设计。大堂处最大柱网为14m左右，本工程中采用钢梁结合非组合楼板方式作为大跨度区域内水平构件。钢梁及非组合楼板与两侧框架——剪力墙协同工作形成结构受力体系。大堂顶大跨度钢梁沿弧线方向设置，共设置四道，钢梁高度均为900mm。大堂上部为标准客房，沿弧线方向的大跨度钢梁跨度随楼层加高逐渐略微加大。结合标准层客房及走廊部分净高要求，将邻海侧较小跨度的三根钢梁(客房内)梁高设计为700mm高，仅邻走廊(穿越卫生间竖井墙体上方)较大跨度一根钢梁高度设计为900mm高。有效解决了大跨度及房屋净高两方面的要求。整体计算时，挑空楼层内楼板全部按弹性楼板计算。大堂上部构件布置可参看六层梁板结构布置图，见图4。

　　(四)加强整体性及减小自重产生倾覆效应的措施：

　　加强地下二层结构刚度，提高结构体系整体稳定性。地下二层竖向构件均按大截面直柱及剪力墙布置;基础部分采用梁筏基础，基础梁高为2500mm，筏板厚度为500mm;沿半径方向地下二层顶梁高度均取400X1200mm。

　　减少结构自重所产生的附加倾覆弯矩，即减轻外倾一侧结构梁、板自重，增加靠圆心方向梁、板自重。另外将外悬挑构件做成变截面，也能适当减小构件自重所产生的附加倾覆弯矩，同时满足建筑外观轻巧简洁的要求。

　　(五)按框架——剪力墙体系计算主要设计计算结果：

　　本工程采用中国建筑科学研究院编制的2010版PKPM系列计算软件SATWE及PMSAP进行整体结构计算。并考虑中震弹性抗震性能目标设计，保证结构竖向构件(铅直柱及剪力墙)在地震作用下安全可靠。主要结果如下：

　　2、位移比及位移角栏内括号内数据表示标准层号。地下二层为1标准层，依次类推。

　　3、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表5.2.5条规定，楼层最小地震剪力系数限值为0.8%。表内最小剪重比不得小于该值。

　　4、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表5.5.1规定，框架——抗震墙结构位移角限值为1/800。

　　四、抗震构造措施：

　　该酒店主体建筑物安全等级按二级设计，建筑物设计使用年限按五十年。建筑物抗震设防分类标准为丙类。框架柱抗震等级的确定：依据《建筑抗震设计规范》[4]表6.1.2规定，6度抗震时，高度不大于24m的房屋，框架部分抗震等级为四级;剪力墙抗震等级为三级。从主要计算结果中可以看到，考虑两种计算结果中的不利值，框架柱地震倾覆弯矩百分一般大于50%，框架抗震等级按框架结构取值，6度抗震时，大于24m时按三级考虑。

　　1、 水平构件构造措施：因房屋倾斜，沿半径方向的楼面梁及楼面板协调竖向构件共同受力起到较为重要的作用，故对于沿半径方向的框架梁采取将不少于30%~50%的纵向受力钢筋贯通全梁设置，且采用A级机械连接接头，纵向筋面积接头百分率不大于50%。各层楼(屋)面板均采用双层双向钢筋网，一方面加强沿房屋半径方向楼面板协调竖向构件受力，另一方面可解决各区段内沿房屋长向的温度应力及混凝土收缩徐变产生的变形。

　　2、 斜柱构造措施：斜柱按三级框架柱构造要求控制;斜柱纵向受力钢筋直径不小于20mm;因部分斜柱内可能存在拉力，故斜柱纵向钢筋采用机械连接接头，面积接头百分率不得大于50%，接头位置应避开梁柱交接主要受力区。

　　3、 后浇带设置方式：前面已经阐述，本工程设置五道防震缝将建筑物划分为六个区段，根据建筑物使用功能要求，当各区段超过《混凝土结构设计规范》[2]第8.1.1条规定长度时，在超长区段内合适位置设置伸缩后浇带解决超长问题，设置时要避开楼电梯核心筒，对于沉降变形差异较大处，尚应结合沉降后交带一并考虑。后浇带混凝土标号应高于两侧混凝土标号一级，并应添加微膨胀剂。后浇带布置见图3。

　　五、 结论：

　　建筑物地处三亚市沿海地区，风荷载较大，抗震设防烈度为6度，从整体计算结果中可以明确，风荷载较之地震作用起控制作用。且建筑物在各水平力作用下，位移值远小于规范规定限制，说明建筑物侧向刚度较大。即在房屋背离大海方向呈12.20度倾斜情况下，建筑物仍是安全可靠的。因此本工程上部结构采用框架——剪力墙结构体系是合理的。

　　参考文献：

　　[1] 国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

　　[2] 国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 [S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

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

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