【建設(shè)地點(diǎn)】廣東省廣州市珠江新城冼村路J2-1、J2-3地塊

【設(shè)計(jì)時(shí)間】2009~2015

【設(shè)計(jì)單位】廣州市設(shè)計(jì)院 | 奧雅納工程咨詢（上海）有限公司

【主要設(shè)計(jì)人】王松帆  趙恩望  周定  趙宏  王偉明  劉浩璋  李莉  劉永策

【獲獎(jiǎng)等級(jí)】2019-2020中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑設(shè)計(jì)獎(jiǎng)·結(jié)構(gòu)專業(yè)一等獎(jiǎng)

1 項(xiàng)目概況

廣州周大福中心位于廣東省廣州市珠江新城冼村路J2-1,、J2-3地塊,，用地面積26494㎡，總建筑面積約50.8萬(wàn)㎡,，其中地下部分約10.4萬(wàn)㎡,，地上部分約40.4萬(wàn)㎡，容積率14.54,。其中塔樓地上111層,，地下5層，建筑高度為530m,，是集辦公樓,、服務(wù)式酒店、酒店、娛樂(lè),、餐飲,、會(huì)所、車庫(kù)等為一體的綜合性超高層建筑,。

塔樓建筑外形設(shè)計(jì)理念源于多功能使用的特點(diǎn)——樓層變化以適應(yīng)不同功能類型的需要,，階梯狀的建筑外形設(shè)計(jì)使得主要功能區(qū)樓層面積最優(yōu)化。四個(gè)退臺(tái)包括辦公區(qū)至服務(wù)式酒店,、服務(wù)式酒店至酒店,、酒店至塔冠、塔冠至天空,。每個(gè)退臺(tái),，均根據(jù)建筑功能減小樓板面積，從而形成空中屋面花園平臺(tái),，營(yíng)造出空中花園俯看城市美景,。

圖1  建筑實(shí)景圖

核心筒外墻厚度由底部1800mm逐漸向上部樓層收小為1000mm,，在塔樓地下室～地上32層的核心筒外墻采用了C80高強(qiáng)混凝土雙層鋼板組合剪力墻構(gòu)件（圖3），向上過(guò)渡為單鋼板剪力墻（圖4）,、型鋼混凝土剪力墻,，提高承載力及延性，再向上改為普通鋼筋混凝土剪力墻,，有利于減輕自重及地震作用,，增加建筑使用面積，節(jié)省成本,。核心筒內(nèi)墻則采用型鋼混凝土剪力墻,。鋼板剪力墻的鋼板厚度主要由重力荷載設(shè)計(jì)值的軸壓比限值、大震不屈服剪壓比設(shè)計(jì)要求以及整體結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度需求控制,，并滿足高規(guī)對(duì)鋼板混凝土剪力墻最小和最大鋼板厚度等構(gòu)造要求,。

圖3 典型雙層組合鋼板剪力墻

圖4 典型單鋼板剪力墻

2.2 巨型框架設(shè)計(jì)

圖5 典型矩形鋼管混凝土巨柱截面

由于巨柱截面較大,，為有效發(fā)揮環(huán)桁架的作用,，采用了沿平面周邊閉合的雙層環(huán)桁架（圖6）,。

圖6 雙層環(huán)桁架吊裝

2.3 伸臂桁架設(shè)計(jì)

巨型框架與核心筒之間通過(guò)伸臂桁架進(jìn)行連接,，共設(shè)置四道伸臂桁架（圖7~圖8），為使伸臂桁架在核心筒剪力墻中充分錨固,，對(duì)應(yīng)伸臂桁架位置的核心筒混凝土剪力墻肢內(nèi)埋貫穿鋼板,，使其連接成整體，協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)變形,，同時(shí)有效改善剪力墻混凝土受拉情況,，避免伸臂桁架連接處剪力墻混凝土開(kāi)裂。巨柱內(nèi)同時(shí)設(shè)置加勁板與伸臂桁架相連,。

圖7 伸臂桁架示意

圖8 伸臂桁架現(xiàn)場(chǎng)安裝

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 立面收進(jìn)

由于建筑立面采用退臺(tái)形式，導(dǎo)致塔樓在辦公區(qū)到公寓區(qū)（即建筑348米高度）,、及公寓區(qū)到酒店區(qū)（即建筑424米高度）兩處發(fā)生立面體型收進(jìn),。針對(duì)這些特點(diǎn)，采取控制收進(jìn)處底部樓層位移角不大于相鄰下部區(qū)段最大層間位移角1.15倍,、通過(guò)小震彈性時(shí)程分析發(fā)現(xiàn)頂部較明顯的鞭梢效應(yīng),、結(jié)合大震彈塑性分析結(jié)果對(duì)建筑方案進(jìn)行調(diào)整，從而適當(dāng)增加核心筒剪力墻角部墻肢（圖9）等抗震加強(qiáng)措施,。振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果表明所采取的抗震加強(qiáng)措施有效,。同時(shí)對(duì)于公寓區(qū)到酒店區(qū)部分外框柱因立面收進(jìn)采用的斜柱過(guò)渡（圖10）控制其斜度為1：4，且對(duì)相應(yīng)樓板,、鋼梁進(jìn)行加強(qiáng)。

圖9 立面收進(jìn)處核心筒剪力墻加強(qiáng)（藍(lán)色表示新增墻體）

圖10 頂部體型收進(jìn)處,，局部柱采用斜柱過(guò)渡

3.2 巨柱間增設(shè)小柱

巨柱跨度30米,，雖然樓面梁選擇合適的截面可以滿足承載力要求,，但大跨導(dǎo)致的樓蓋豎向振動(dòng)舒適度及外框抗側(cè)剛度弱,，承擔(dān)地震剪力比偏小的問(wèn)題需予以重視,。經(jīng)研究結(jié)合建筑使用功能,，在每側(cè)巨柱之間加設(shè)2根小鋼管混凝土柱，與外框梁一起在巨型框架之間形成次框架,。外框小柱上下貫通對(duì)提高外框抗側(cè)剛度幫助最大，考慮到結(jié)構(gòu)X向外框較Y向弱,，結(jié)合建筑功能,，將塔樓南北兩側(cè)外框小柱做落地處理（圖11）。采用考慮步行激勵(lì)的方法驗(yàn)算大跨樓蓋豎向振動(dòng)舒適度,，建筑竣工使用結(jié)果表明豎向振動(dòng)舒適度滿足要求,，計(jì)算結(jié)果可靠。針對(duì)外框抗側(cè)剛度弱,，承擔(dān)地震剪力比偏小問(wèn)題,，由于建筑對(duì)巨柱截面大小的限制,，通過(guò)加大巨柱鋼板厚度滿足超限審查專家要求的外框地震剪力不低于基底地震剪力5%的要求,，外框同時(shí)考慮0.2Q₀地震剪力調(diào)整，核心筒小震地震剪力放大1.1倍,，結(jié)構(gòu)具備良好二道防線抗震能力,。

圖11 巨柱間加設(shè)小柱

3.3 防連續(xù)倒塌驗(yàn)算

根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)環(huán)桁架和南面小柱采用拆除構(gòu)件法（圖12）及對(duì)巨柱和核心筒剪力墻構(gòu)件表面施加附加橫向荷載的方法,，驗(yàn)算塔樓防連續(xù)倒塌性能,。結(jié)果表明巨柱和核心筒剪力墻構(gòu)件表面施加附加80kPa的偶然荷載不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件失效，環(huán)桁架兩根桿件和南面小柱失效時(shí)有相關(guān)局部構(gòu)件進(jìn)入塑性狀態(tài),，但塑性變形值小于FEMA356生命安全限值,，結(jié)構(gòu)不會(huì)倒塌。

圖12 防連續(xù)倒塌驗(yàn)算拆除構(gòu)件

3.4 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及有限元分析

伸臂桁架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),，應(yīng)使鋼構(gòu)件在核心筒剪力墻中充分錨固,，同時(shí)讓伸臂桁架與混凝土核心筒之間有可靠的連接和協(xié)同能力，因此在核心筒剪力墻內(nèi)設(shè)置鋼板與伸臂桁架相連,，巨柱內(nèi)同時(shí)設(shè)置加勁板與伸臂桁架相連,。在模型上施加力和位移邊界條件進(jìn)行大震下關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)有限元分析。

（1）伸臂桁架與巨柱連接節(jié)點(diǎn)（圖13）

圖13 伸臂桁架與巨柱連接節(jié)點(diǎn)

計(jì)算結(jié)果顯示大震下伸臂桁架與巨柱連接部分基本保持彈性,，只有極小部分連接伸臂桁架和巨柱的加勁板翼緣由于應(yīng)力集中進(jìn)入塑性,，對(duì)整個(gè)節(jié)點(diǎn)影響較小,，節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土主應(yīng)力未達(dá)到混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，滿足受力要求,。

（2）伸臂桁架與核心筒剪力墻連接節(jié)點(diǎn)（圖14）

圖14伸臂桁架與核心筒剪力墻連接節(jié)點(diǎn)

計(jì)算結(jié)果顯示大震下節(jié)點(diǎn)連接處核心筒剪力墻內(nèi)鋼板及伸臂桁架僅局部進(jìn)入塑性,，極少區(qū)域混凝土主應(yīng)力接近混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，滿足性能目標(biāo)要求,。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程于2009年開(kāi)始基坑施工,，2017年1月竣工投入使用。經(jīng)過(guò)建設(shè),、設(shè)計(jì),、施工及監(jiān)理等單位的共同努力以及緊密配合，順利落成,。各項(xiàng)檢測(cè),、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明結(jié)構(gòu)安全，變形均滿足規(guī)范要求,。本項(xiàng)目獲得了2019年度廣東省工程勘察設(shè)計(jì)優(yōu)秀獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),、2019年度中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)獎(jiǎng)建筑結(jié)構(gòu)一等獎(jiǎng)、2019-2020年中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑設(shè)計(jì)獎(jiǎng)·結(jié)構(gòu)專業(yè)一等獎(jiǎng),。