1 工程概況

西交利物浦大學(xué)行政信息樓（圖1）位于蘇州市工業(yè)園區(qū)獨墅湖高教區(qū)，西交利物浦大學(xué)校內(nèi)西側(cè),?？偨ㄖ娣e為59922m²,，其中地上建筑面積為46154m²，地下建筑面積為 13768m²,。作為整個西交利物浦大學(xué)北校區(qū)的標(biāo)志性建筑，本工程以太湖石的概念為主要設(shè)計理念，建筑風(fēng)格現(xiàn)代、簡潔,、大方,。本工程由蘇州市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司和凱達環(huán)球建筑設(shè)計咨詢（北京）有限公司合作設(shè)計，為2014世界最佳建筑大獎入選作品,。

圖1 西交利物浦大學(xué)行政信息樓

工程主樓部分為地下1層,，層高為5.4m,，地上13層,，層高為4.5m及4.2m,，房屋主體高度為55.95m,；裙房部分為地下1層，層高為5.4m,，地上2層,，層高為4.5m，主體高度為9.15m,。由于建筑功能要求,，本工程裙房與主樓整體相連，形成大底盤單塔樓結(jié)構(gòu),。部分樓層結(jié)構(gòu)平面及建筑典型剖面如圖2所示,。

圖2 部分樓層結(jié)構(gòu)平面及建筑典型剖面圖

2 地基基礎(chǔ)設(shè)計

本工程建筑地基基礎(chǔ)及建筑樁基設(shè)計等級均為甲級。主樓基礎(chǔ)采用“預(yù)應(yīng)力管樁+筏板”組成的樁筏基礎(chǔ)，樁采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁型為PHC-600（110）AB-C80,，樁長32m,，以層⑨粉土為樁尖持力層；裙房基礎(chǔ)采用“預(yù)應(yīng)力管樁+承臺或筏板”組成的樁基礎(chǔ),，樁采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁型為PHC-500（100）AB-C80,，樁長20m，以層⑦粉質(zhì)黏土為樁尖持力層,。

3 結(jié)構(gòu)主要特點

3.1結(jié)構(gòu)體系

主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)；主樓層8以上大跨度部位（包括空中連廊）采用型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu),；裙房多功能廳大跨度部位采用型鋼混凝土柱組合鋼梁結(jié)構(gòu),；橢圓形會議室四周采用鋼筋混凝土抗震斜墻，樓面采用現(xiàn)澆混凝土密肋樓蓋,，屋面采用空間方鋼管桁架結(jié)構(gòu),；其余部位均采用普通現(xiàn)澆混凝土梁板結(jié)構(gòu)。

3.2抗震等級,、底部加強部位

（1）工程框架和剪力墻的抗震等級一般為三級，考慮到工程屬平面及豎向特別不規(guī)則的超限高層建筑,，因此將主樓部分剪力墻底部加強部位的抗震等級提高為二級,，同時將軸G~J間空中連廊大跨度部位的框架及剪力墻的抗震等級提高為二級。

（2）主樓部分剪力墻的底部加強部位為底部3層（包括地下室在內(nèi)為4層）,，即13.400m標(biāo)高以下為底部加強部位,。

4 結(jié)構(gòu)分析主要結(jié)果

（1）工程體型及平面均復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)采用多個不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件SATWE,，ETABS及PERFORM-3D進行整體內(nèi)力位移計算,。結(jié)果表明，整體結(jié)構(gòu)采用三個程序計算的主要指標(biāo)是基本吻合的，且整體計算結(jié)果均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,。整體計算模型見圖3,。

圖3 整體計算模型

（2）主體結(jié)構(gòu)采用PERFORM-3D程序進行多遇地震作用下的彈性時程分析及罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)動力彈塑性時程分析。結(jié)果表明,，結(jié)構(gòu)具有充分的抗震能力,，在罕遇地震作用下的彈塑性反應(yīng)及破壞機制符合結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的要求。

5 關(guān)鍵構(gòu)件設(shè)計

5.1 大面積樓層斜板設(shè)計

主體結(jié)構(gòu)計算分析中考慮了層7,，8大面積斜板的側(cè)向剛度貢獻,。對層8結(jié)構(gòu)樓板按實際斜板建模和按平板建模，在水平地震作用下周邊框架柱（框架柱Z1~Z4的位置見圖1）承受剪力計算結(jié)果的對比,。結(jié)果表明,，按實際斜板建模和按平板建模，周邊框架柱承受的水平剪力有不可忽略的差異,，最大達3.5倍,。

圖4 斜板周邊結(jié)構(gòu)布置示意

斜板在多遇地震作用下角部剪應(yīng)力接近2.15MPa（圖5），滿足剪壓比要求,，斜板不會開裂,，配置適當(dāng)鋼筋后，其極限承載力和使用功能均能滿足規(guī)范要求,。故設(shè)計中該部分斜板采用板厚150mm,、Φ10@150雙層雙向配筋加強，混凝土強度等級提高為C40,。

圖5 斜板剪應(yīng)力分布/MPa

5.2 空中連廊設(shè)計

主樓自層9起軸G~J間設(shè)置多道空中連廊南北相通,，最大跨度達19m，考慮到各層連廊平面位置不同,，且形狀各異,，故連廊部位框架梁采用型鋼混凝土梁，并與主體結(jié)構(gòu)南北剛性連接,。對連廊型鋼梁支承到剪力墻的部位,，剪力墻內(nèi)預(yù)埋鋼柱，保證節(jié)點剛接,；對部分連廊型鋼梁無法支承到柱或剪力墻等豎向構(gòu)件上,，支承的框架梁也采用型鋼混凝土梁，且連廊型鋼梁內(nèi)的型鋼向后延伸1/3跨,，加強節(jié)點連接構(gòu)造,。

5.3 穿層柱設(shè)計

主樓層4~7西側(cè)軸6及南側(cè)軸E建筑平面有一個貫通3層（局部3層半）的共享空間，該處邊柱和角柱兩個方向均無樓層梁連接,，形成高度達12.9m的穿層柱,，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部長短柱共用,。設(shè)計中穿層柱的計算長度按實際高度取用，同時根據(jù)超限審查要求,，為加強其抗震能力,，滿足多道防線要求，穿層柱按周邊非穿層柱的水平地震剪力復(fù)核其抗彎和抗剪承載力,。同時在基本烈度地震作用下,，對穿層柱進行承載力驗算，驗算結(jié)果表明穿層柱均滿足中震彈性要求,。

5.4 橢圓形錐體設(shè)計

根據(jù)建筑功能需要,，裙房西側(cè)層1，2設(shè)置橢圓形的合唱團排練廳和會議室,，立面呈橢圓形錐體,，層1為合唱團排練廳，層高僅為4.5m,；層2為會議室,，樓面長軸跨度約19.5m，短軸跨度約18.7m,。為保證使用功能,，層2樓面結(jié)構(gòu)高度僅為700mm，經(jīng)多次方案比較,，最終采用現(xiàn)澆混凝土密肋梁樓蓋,，密肋梁截面為250×700，間距1m,，樓板厚150mm,。會議室屋面采用空間方鋼管桁架結(jié)構(gòu)，呈輪輻式放射布置,，管桁架與周邊環(huán)形框架梁鉸接,。橢圓形錐體四周設(shè)置6片長短不等的鋼筋混凝土落地弧形斜墻，墻厚500mm,，由于錐體下小上大,，弧形斜墻底部最小長度1.5m，頂部最大長度6.0m,?？紤]斜墻的外傾力矩，在樓屋面均設(shè)置剛度很大的環(huán)梁,，以加強與斜墻之間的連接，使四周6片斜墻共同受力,，同時使斜墻的外傾力與環(huán)梁的拉力平衡,，樓屋面環(huán)梁均按雙向彎曲+軸心受拉構(gòu)件進行設(shè)計,。SAP2000模型如圖6所示。

圖6 SAP2000計算模型

5.5 多功能廳屋蓋設(shè)計

裙房層1西北角設(shè)多功能廳,，平面尺寸為40.5m×29.5m,，柱跨為29.5m，柱間距為13.5m,，層高為9m,，且屋蓋為種植屋面，荷載較大,。根據(jù)多種方案計算比較,，多功能廳屋蓋最終采用組合鋼梁結(jié)構(gòu)體系。由于凈高限制,，鋼梁設(shè)計為變截面梁,，靠柱端部5.6m范圍考慮下有風(fēng)管通過，梁高為1.5m,，跨中梁高為2m,，上部混凝土屋面板厚為150mm，通過在鋼梁頂設(shè)置栓釘與混凝土屋面板連為整體,。在兩柱居中位置也增設(shè)29.5m跨鋼梁,，即鋼梁間距為6.75m，中間鋼梁支承在13.5m跨的型鋼混凝土梁上,。多功能廳西側(cè)邊柱高度達9m,，采用1m×1.5m型鋼混凝土柱。組合鋼梁與型鋼柱及13.5m支承型鋼梁采用鉸接連接,，僅傳遞剪力,。組合鋼梁及連接節(jié)點大樣如圖7所示。

圖7 組合鋼梁及連接節(jié)點大樣

更多內(nèi)容詳見《建筑結(jié)構(gòu)》雜志2012年第1期兩篇文章：

題目：《西交利物浦大學(xué)行政信息樓超限高層結(jié)構(gòu)設(shè)計》,；作者：張敏,，袁雪芬，張杜,，王遠,，沈銀良，何小安,，洪慶爾,，夏俊杰；單位：賽德設(shè)計-蘇州市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司,；

題目：《西交利物浦大學(xué)行政信息樓關(guān)鍵構(gòu)件設(shè)計》,；作者：張敏，張杜,，袁雪芬,，洪慶爾,；單位：賽德設(shè)計-蘇州市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司。

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