华阳28街坊结构方案设计说明-20160926.docx

结构方案设计说明

一、 工程概况
本工程位于上海市，长宁区华阳28号街坊地块，基地西临凯桥绿地，南靠延安路，东临种德桥路，北向单行道昭化路。基地面积16516平方米，属于商业用地。拟建项目建筑面积66036平方米，建筑限高60米。整栋建筑是由主体办公塔楼和商业裙房组成的综合性办公建筑。地下3层，构成一个超大整体，地下二、三层主要功能为地下车库和设备机房，地下一层为停车及地下局部创意空间，与设计的凯桥绿地的下沉广场相连，引入采光的同时保证疏散。地上一至二层为主要商业裙楼，环绕布置于地块之中；地上由两栋约60m高塔楼及两栋4~5层裙房组成，塔楼的主要功能为办公，裙房的主要功能为商业和小型办公。
建筑总平面见下方附图。

建筑总平面图
二、 设计依据
1. 本工程结构设计采用的规范、规程
建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）
建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）
建筑结构荷载规范（GB50009-2012）
混凝土结构设计规范（GB50010-2010，2015年版）
建筑抗震设计规范（GB50011-2010，2016年局部修订版）
高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2010）
高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ 99-2015）
建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）
钢结构设计规范 （GB50017-2003）
建筑设计防火规范（GB50016-2014）
建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）
地下工程防水技术规范（GB50108-2008）
混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476-2008）
人民防空地下室设计规范（GB50038-2005）
上海市规范、规程及标准：
地基基础设计规范（DGJ08-11-2010）
建筑抗震设计规程 （DGJ08-9-2013）
种植屋面工程技术规程（JGJ 155-2013）
2. 其它依据
需业主另行委托岩土工程勘察，并提供相应勘察报告。

三、 建筑分类等级
1. 设计基准期以及结构设计使用年限均为50年；
2. 建筑结构安全等级为二级，地基基础安全等级为二级；
3. 地基基础设计等级为甲级；
4. 地下室防水等级为一级；
5. 建筑耐火等级为一级。

四、 荷载与作用
1. 建筑物楼面及屋面各主要部位的使用活荷载
按现行荷载规范及业主提供的荷载资料取用。其标准值如下：
办公室、会议室 3.0kN/m2（含轻质隔断）
门厅大堂、商业 5.0kN/m2
餐厅 2.5 kN/m2
厨房 4.0 kN/m2（面层另计）
活动室、多功能厅 4.0 kN/m2
卫生间 2.5 kN/m2
疏散楼梯 3.5 kN/m2
走廊、过道 2.5 kN/m2
设备机房 7.0 kN/m2（或以实际情况取值）
电梯机房 7.0 kN/m2
地下车库 4.0 kN/m2（有大车处另计）
上人屋面 2.0 kN/m2
不上人屋面 0.5 kN/m2
屋顶花园 （覆土另计） 3.0 kN/m2
地下室顶板绿化区（覆土另计） 5.0 kN/m2
塔楼首层及三层楼面 5.0 kN/m2（考虑钢结构施工堆载）
其余设备用房按实际情况取值
注：
以上荷载均未包括梁、板、柱、墙结构自重，建筑外墙、分户墙、建筑分隔墙自重荷载应按实际位置和重量输入。
钢筋混凝土容重： 26kN/m³
钢材： 78kN/m³
水泥砂浆容重： 20kN/m³
石灰砂浆、混合砂浆容重： 18kN/m³
建筑填充内墙容重： 8.5kN/m³
玻璃幕墙自重： 1.0kN/m²（立面）
回填物容重不大于： 12kN/m³
消防车道的活荷载取值（按30吨消防车考虑）：
双向板板跨不小于3mX3m： 35.0kN/m2
双向板板跨不小于6mX6m： 20.0kN/m2
当双向板板跨介于3mX3m～6mX6m之间时，应按跨度线性插值决定。
设计墙、柱时，消防车活荷载可按实际情况考虑；设计基础时可不考虑消防车荷载。
其他有特殊要求的楼面荷载按业主提供的实际需求取用。
风荷载及雪荷载：
根据《建筑结构荷载规范》及《高层建筑混凝土结构技术规程》，有关风荷载取值如下：
2. 基本风压和雪压
基本风压值，取W0=0.55kN/m2（50年，用于强度变形计算）
0.40kN/m2 （10年，用于舒适度计算）
基本雪压值，取S0=0.20kN/m2
风荷载体型系数：1.4
地面粗糙度： C类
3. 地震作用
按抗震设防分类标准，工程抗震设防类别为：主楼、裙房和地下室均为标准设防类（丙类）。
按抗震规范，本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。场地类别为上海IV类，特征周期Tg为0.90s。
地震作用计算采用建筑抗震设计规范规定的水平地震影响系数曲线。多遇地震下，水平地震影响系数最大值为0.08；设防地震下，水平地震影响系数最大值为0.23；罕遇地震下，水平地震影响系数最大值为0.45。计算地震作用时采用的重力荷载代表值包括100%恒载及50%活载。采用振型分解反应谱法计算地震作用，按CQC法组合，并采用时程分析法补充计算。

五、 结构体系
1. 塔楼
A塔楼地上约13层，大屋面高度约60m，B塔楼地上约12层，大屋面高度约55m，均采用带伸臂桁架的钢框架-混凝土核心筒结构体系。地下室顶板作为上部结构的计算嵌固端。
柱：方钢管或圆钢管柱，截面由800X800mm~600X600mm。
梁：钢梁，控制梁高700~800mm。
支撑：钢支撑，立面斜撑截面约600~700mm，桁架斜腹杆截面约700~800mm。
楼板：钢筋桁架上铺混凝土板，普通楼层控制板厚120mm,加强层200mm。 开大洞处或楼板不连续处根据具体情况进行局部加强。

塔楼整体结构三维模型

A塔楼标准层结构平面布置图
A塔楼桁架转换层结构平面布置图

B塔楼标准层结构平面布置图
B塔楼桁架转换层结构平面布置图
（1） 混凝土核心筒结构研究
1） 仅存在核心筒单道抗震防线，其抗震性能需要提高；
2） 由于伸臂桁架中斜拉杆的存在，需要在拉杆与核心筒连接的平面位置（筒体角部）设置型钢暗柱；
3） 伸臂桁架的上下弦杆贯通核心筒，并在核心筒内设置与拉杆内力平衡的剪力墙、斜支撑或钢板剪力墙构件。
（2） 梁结构形式研究
OFFICE办公区钢梁
办公区设备管线穿梁腹板，最大限度保证净高，同时不影响结构梁刚度。

（3） 组合楼板
1）压型钢板上铺混凝土板

2）钢筋桁架混凝土板

（4） 阻尼器（TMD）
本项目为多层悬挂结构，在特定地震波作用下，减震效果较小甚至有增强地震效应的作用；同时本项目悬挂体与主体结构刚性连接，水平和竖向地震作用均有不同程度放大，设计时宜考虑阻尼隔震措施。经初步计算，采用多组TMD可有效减小楼盖振动加速度，满足楼盖舒适度要求。

阻尼器样例

2. 裙房
两个多层裙房初步选择为混凝土框架结构。结构设计时，根据建筑功能平面布置合理柱网，尽量减少平面凹口及柱转换，避免较大的结构平面不规则及竖向不规则。
（1） 裙房C1
裙房C1结构中，基本柱网约8.4米；梁高控制在700-750高；柱截面根据建筑效果要求可选用圆形或方形截面，目前柱截面选择为圆形直径800的截面。

裙房C1结构三维模型图

裙房C1标准层结构平面布置图

（2） 裙房C2
裙房C2结构中，基本柱网约8.4米；梁高控制在700-750高；柱截面根据建筑效果要求可选用圆形或方形截面，目前柱截面选择为圆形直径800的截面。但由于三层和四层为T台功能，建筑需要大空间，结构布置时在平面下方的右侧边柱进行部分转换，并采用二层悬挑梁梁端直接立柱的方式，从而形成三层和四层的局部无柱大空间。

裙房C2结构三维模型图

裙房C2二层结构平面图 裙房C2三～四层结构平面图

3. 地下室
地下室3层，采用钢筋混凝土框架结构，局部结合建筑隔墙、楼电梯间墙及汽车坡道设置混凝土墙，增加地下室整体刚度。首层楼面，及其他层开洞较多或重载区楼面采用梁板结构；其他区域，采用无梁楼盖体系。

无梁楼板形式
地下室结构方案考虑如下几点：
（1） 结构高度受限的情况下，可考虑采用宽扁梁，宽扁梁跨高比1/15～1/20，对于9米柱网梁高度控制在500～600左右；
（2）梁格布置形式可采用次梁十字形布置，该布置方式下次梁数量较少，两个方向梁截面相同，双向板体系较单向板体系配筋更省，适合中等楼面荷载的楼盖结构；
（3） 无梁楼盖跨高比1/30～1/35。优点是可以减小地下室层高，减少埋深，减少二次结构和围护费用。缺点是无梁楼盖对开洞位置有较多限制，不适合作为设备间较多的楼盖结构。

4. 基础及底板
（1）考虑到恒荷载、活荷载、浮力、风荷载和地震荷载的综合作用下的影响，同时亦考虑了施工期间对场地周围建（构）筑物、道路、管线等的影响，基础设计拟采用桩基基础，拟采用钻孔灌注桩或混凝土预制桩。桩型和桩长需根据钻探报告最终确定。
（2）塔楼桩：塔楼下采用群桩布置的钻孔灌注桩或混凝土预制桩，塔楼桩桩端持力层需进入第⑧2层稳定土层。采用厚筏板均匀布桩,筏板厚度控制2.5 m~3.0m，控制核心筒区小震不出现抗拔工况。
（3）裙房与地下室桩：需进行承压计算，同时这部分结构将因地下水压力而产生向上的浮力作用，桩基将按抗拔桩设计复核，桩端初定第⑦层土,底板厚度控制1.0m~1.2m。
（4）由于塔楼、裙房及外围地下室之间荷载差异较大，桩端持力层也不相同，为了减少差异沉降对基础底板及上部结构的不利影响，在塔楼、裙房及外围地下室之间设置沉降后浇带，待主体结构封顶沉降速率得到控制再作后浇封闭，并进行地下室底板整体协同分析计算。

5. 结构计算程序
对上部结构采用中国建筑科学研究院CAD工程部编制的系列软件SATWE（最新版本），并将根据需要采用其他通用软件进行复核；基础部分采用TBSP或JCCAD。

六、 结构材料
1. 混凝土
构件位置
混凝土等级
基 础
承台、地下室底板
C40（抗渗等级P10）
地下室部分
地下室外墙
C40（抗渗等级P10）
地下室内墙
C40或同地上结构墙
柱
C40~C60或同地上结构柱
梁、板
C40
地上结构
墙、柱
C40～C60
梁、板
C40
2. 钢筋
钢筋(国产)材料应符合中国规定GB1499及GB50010。
HPB300级钢筋 fyk = 300N/mm²
HRB335级钢筋 fyk = 335N/mm²
HRB400级钢筋 fyk = 400N/mm²
3. 型钢
钢板厚度<34mm时采用Q235-B、Q345-B、Q390-B，厚度≥34mm时采用 Q345GJ-C,Q390GJ-C。钢材质量标准应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T1591）及《高层建筑结构用钢板》YB4104的标准。采用焊接连接的钢结构，初定钢管柱Q390,钢框架梁Q390,钢次梁Q345(按组合梁设计，以节约钢材和造价)。
当钢板厚不小于40mm时，应按现行国家标准《厚度方向性能钢板》 （GB/T50313）的规定执行。
焊接材料、焊条质量应分别符合国家现行标准《熔化焊用钢丝》 （GB/T14957）、《气体保护焊用钢丝（GB/T14958）、《低合金钢焊条》（GB5118）
4. 墙体材料
房间隔断可用轻钢龙骨石膏板或轻质砂加气混凝土板材；

七、 装配式建筑面积及单体预制率
1. 装配式建筑面积
土地出让要求：装配式建筑面积落实比例不低于50%，单体预制率不低于30%。
根据本项目各单体的建筑面积统计表，同时结合标准化、模数化的理念，本项目选择A塔楼和B塔楼采用预制装配式。实际装配式建筑面积实施比例=（26730+24625）/66036=77.7% 。
各单体的建筑面积统计表
序号
单体名称
层数
总高（m）
地上建筑面积(m2)
1
办公塔楼A
十三层
58.5
26730
2
办公塔楼B
十二层
54.2
24625
3
商业裙楼C1
五层
22.3
6625
4
商业裙楼C2
四层
22.2
8056

2. 单体预制率
本项目单体预制率计算主要根据上海市住房和城乡建设管理委员会文件：
沪建建材[2016]601号文（以下简称601号文）《关于本市装配式建筑单体预制率和装配率计算细则（试行）的通知》所提供的附件：《上海市装配式建筑单体预制率和装配率计算细则（试行）》进行计算。该计算细则适用范围包括混凝土结构、钢结构、钢-混凝土组合结构、竹木结构等结构类型，涵盖剪力墙结构、框架结构、框架-剪力墙（筒体）结构等结构体系。
（1）建筑单体和结构体系的判断
根据601号文，建筑单体预制率是指混凝土结构、钢结构、钢-混凝土混合结构、 木结构等结构类型的装配式建筑土0.000以上主体结构和围护结构中预制构件部分的材料用量占对应构件材料总用量的比率。本项目A、B塔楼结构为两个建筑单体，应采用装配式建筑，且建筑单体预制装配率不低于30%。
根据“601号文”要求，对于不同结构体系，构件权重和修正系数按文件中的表1—表4取值。本项中两个单体均为“框架-剪力墙（筒体）”结构体系，根据计算结果，剪力墙承受的基底剪力大于基底总剪力10%，应按照表4中的构建权重和修正系数取值。
建筑单体预制率可按以下两种方法进行计算。其中，混凝土结构可按方法一或方法二进行计算，钢结构、钢-混凝土组合结构、竹木结构可按方法二进行计算。本项目为钢-混凝土混合结构，按照方法二进行计算，即
建筑单体预制率=∑（构件权重×修正系数× 预制构件比例） ×100%
（2）预制构件类型和形式的确定
将塔楼结构中可以计入建筑单体预制率计算的预制构件类型进行统计，如下所示:
1）钢结构柱、斜撑（属于全预制柱/斜撑）；
2）钢梁（属于全预制梁）；
3）压型钢板组合楼板（属于免模免支撑楼板）；
（3）预制构件类型和形式的确定
查阅601号文中表4“框架—剪力墙（筒体）结构的构件权重和修正系数”，涉及本项目的构件权重和修正系数如下所示：
构件类型权重
权重系数
预制形式
修正系数
柱/斜撑
0.15
全预制柱/斜撑
0.90
免模板柱/斜撑
0.50
梁
0.32
全预制梁
0.90
楼板
0.27
免模免支撑板
0.60
免模板
0.40
楼梯
0.02
全预制
1.0
（4）预制构件类型和形式的确定
将塔楼结构中可以计入建筑单体预制率计算的预制构件类型进行统计:
1）钢结构柱、钢斜撑（属于全预制柱/斜撑）；
2）钢梁（属于全预制梁）；
3）压型钢板组合楼板或钢筋桁架楼承板（属于免模免支撑板）；
（5）预制构件比例统计
根据601号文的计算细则说明，涉及到本项目所应用的预制构件的比例定义如下：
对于A塔楼：
1)：预制柱/斜撑比例==268/298=0.8993
2)：预制梁比例==11907.423/14287.423=0.833
3)：预制楼板比例==23455/26796=0.8753
对于B塔楼：
1)：预制柱/斜撑比例==198/232=0.8534
2)：预制梁比例==10499.52/15921.773=0.659
3)：预制楼板比例==21258/24596=0.8642
（6）单体建筑预制率统计结果
将上述统计结果进行汇总并进行计算，计算建筑单体预制率约为：
A塔楼 0.15×0.9×0.8993+0.32×0.9×0.833+0.27×0.4×0.8753=45%，
B塔楼 0.15×0.9×0.8534+0.32×0.9×0.659+0.27×0.4×0.8642=39%，
综上所述，本项目A、B塔楼单体建筑预制率均满足土地出让合同中的要求。
3. 其他提高预制率措施
为配合装配式构件的应用，在本项目的混凝土裙房中可选择性的采用装配式钢筋桁架楼承板或叠合板，以便于起到节能环保的目的。

装配式钢筋桁架楼承板

叠合板

八、 围护结构设计建议
1. 围护工程概况
整个地下室由东侧商业办公、西侧下沉广场北区和南区三部分组成，各地下室之间通过通道相互连通。
本工程东侧、南侧和北侧地下室外墙距离用地红线较近，围护结构施工空间相对较紧张；基坑周边已建道路、地下管线、建筑物及地铁车站为本工程需要重点保护的对象。基坑围护桩（墙）施工及土方开挖期间应注意对周边建筑物的监测，并根据监测结果，做好信息化施工。
根据目前的建筑方案，本工程整个基坑开挖面积约2.5万m2，基坑开挖深度约14m~15m。
根据上海市标准《上海市工程建设基坑工程技术规范》(DG/TJ08-61-2010)第3.0.1条，本工程基坑安全等级为一级，周边环境等级至少为二级。
2. 围护分区方案建议
（1）整体开挖施工
本工程基坑整体面积约2.5万m2，尚未超过3万m2，可不考虑分块问题。考虑分区围护施工需额外设置分隔墙（桩），增加围护造价，且影响地下室结构施工工期。
因此，如建设单位开发进度允许，从围护经济性和施工便利性角度考虑，本工程基坑建议优先采用整体开挖施工的型式。
（2）分区开挖施工（分为东、西两个分区）
拟建项目东侧为商业办公楼区域，西侧为下沉广场；如根据建设单位开挖进度计划，东、西两侧无法同时施工，则建议可在东、西地下室之间设置分隔墙（桩），将整个基坑分为东区和西区两部分，分区开挖施工；先施工的分区地下室结构施工完成之后，或至少在先期施工的基坑B1板换撑完成后再开挖下一分区。
3. 围护设计方案建议
（1）围护结构选型
本工程基坑常规开挖深度14m~15m，开挖面积2.5万m2，此类开挖深度的基坑需要采用“板式围护结构+内支撑”的围护体系，上海地区常用的板式围护结构有钻孔灌注排桩+止水帷幕、地下连续墙。
在不影响建筑使用功能的前提下，建议尽量减小地下室埋深，控制基坑常规开挖深度不超过15m，则围护结构（包括分隔桩）可采用“灌注排桩+止水帷幕”的型式，可有效节省围护造价。如果深度超过15m，则须采用地下连续墙方案，造价较高，但分隔仍建议采用钻孔灌注桩。
（2）支撑体系选型
水平支撑主要有钢筋混凝土支撑以及钢支撑两种形式。
本工程地下三层，如果深度在15m以内建议采用三道钢筋混凝土支撑。因基坑现状不规整，建议以边桁架结合对撑为主。
如果基坑深度超过18m，按常规需采用四道钢筋混凝土支撑。

九、 关键问题初步分析及对策
工程结构设计中将特别关注以下问题，并采取相应的对策：
（1） 塔楼结构高度大于24米，平面和立面存在特别不规则，需申报有关部门进行超限高层抗震审查；裙房结构高度小于24米，但平面和立面存在特别不规则或不规则超过三项，需要在施工图设计阶段进行抗震不规则论证。
（2） 由于建筑造型的要求，塔楼中存在较多楼层悬挑（三层仅存在混凝土核心筒），结构体系选择了在悬挑底层核心筒上设置伸臂桁架、外围框架设置带状桁架或立面斜撑的结构方案。因三层框架柱缺失，三层形成软弱层及薄弱层，需特别加强；为满足二道防线及抗连续倒塌的要求，宜在屋面另设斜撑；考虑三层仅存在混凝土核心筒，故需要按剪力墙结构控制结构变形，计算结果满足规范要求；为保证塔楼整体结构的竖向振动舒适度，控制其竖向振动频率，并设置阻尼器改善竖向振动加速度。
（3） 地下室顶板室外落低形成局部错层。在进行构件配筋设计时，将按实际标高进行结构建模，计算出准确内力，作为设计依据。在交界处采取加腋措施或在适当部位布置剪力墙以保证水平力的可靠传递。错层范围的柱抗震等级提高一级，箍筋全高加密，以提高柱的延性。
（4） 地下室属于超长结构，温度应力及混凝土收缩应力会较大，拟采取以下措施防止混凝土的开裂：合理布置施工后浇带、进行楼面构件温度应力设计、合理布置地下室底板、外墙板及楼板的钢筋并适当加强配筋、严格控制混凝土配比参数、加强施工养护和管理等多种措施。
（5） 从提高建筑质量、防止和减少温度裂缝的要求出发，设计中将加强构造措施，如设施工后浇带、楼面阳角部位增设钢筋网、板面钢筋连续配置、适当运用新型砼添加剂、控制砼的强度等级和配比、墙面的易裂部位增设圈梁或配筋等。
（6） 结构材料的选用上以节能环保和可持续发展为要旨，以高强、轻质、绿色的材料为主，如高强钢筋、新型砌块等。