1 工程概况

津湾广场9号楼位于天津市和平区赤峰路、解放北路、哈尔滨路、合江路交汇处，建筑占地面积约13250m2，主要功能包括综合商业区、商务办公区，总建筑面积210500m2，主塔楼占地约4600m2，平面尺寸为50.1m×50.1m，地下4层，地上70层，建筑面积约为150000m2，总建筑高度299.65m，为超限高层建筑。主楼在第8层、35层、53层设置整层避难层，在个别楼层设置避难区。建筑效果如图1所示，建筑功能分布如图2所示。

图1津湾广场9号楼建筑效果图

图2 建筑使用功能分布图

本文主要从初步方案、深化方案、最终方案三个阶段介绍了该转自：建筑结构-公众号的主要形成过程。

2 第一阶段：初步方案

2.1 建筑方案及特点

建筑典型平面布置如图3~5所示。此工程在建筑方面主要有以下特点：1）第4层及以下柱距很大，如图6所示。图6中椭圆范围要求为无柱空间，结构局部柱距达到了22.5m。2）建筑在高区存在多次立面收进，如图7所示。3）建筑使用功能为高档办公、高档酒店式公寓及高档酒店，对室内空间及对外视线的要求很高。

图3 第8层及以下建筑平面示意图

图4 第9~53层建筑平面示意图

图5 第60~63层建筑平面示意图

图6 裙房商业功能需要布置的无柱空间示意图

图7 建筑高区立面收进

2.2 初步结构方案

本院提出的结构方案，充分利用建筑方案本身具备的核心筒和规整而较密的外柱，同时采用钢筋混凝土核心筒与钢管混凝土柱钢框架组成的抗侧力体系。结构基本体系简图如图8所示。

图8 结构基本体系简图

由于建筑底部几层需要大柱距，因此利用转换层完成稀柱至密柱的过渡，以满足底部大柱距的要求，如图9~11所示。

图9 利用转换层完成稀柱至密柱的过渡

图10 第8层巨柱及转换桁架布置图

图11 第9层框架柱布置平面图

对建筑上部的收进，提出了在刚性桁架转换层加吊柱的解决方案。结构布置和体系示意如图12所示。

图12 吊柱在结构中的布置

顾问公司提出的方案是由核心筒、巨型框架以及伸臂桁架共同形成抗侧力体系。巨型框架柱采用钢管混凝土柱，次框架柱采用工字钢，其结构体系剖面如图13所示。

图13 结构顾问方提出的结构体系剖面图

2.3 业主意见

业主认为这两个结构方案各有特点，但还需针对其提出的问题对各自的方案进行完善，而后再进行进一步讨论。

3 第二阶段：深化方案

3.1 对下部转换桁架的调整

对于稀柱转密柱的转换桁架，原方案设置在第5层。考虑到建筑方案的避难层位于第11层，而立面的第一次收进位于第9层，将转换设置在第8层；考虑到上部层数多，荷载大，故没有采用斜柱，而是采用双榀桁架进行垂直转换。建筑第5~7层不需要大柱跨的部位，可在转换桁架下悬吊密柱。具体的调整如图14~17所示。

图14 调整思路示意图

图15 调整后的转换桁架示意图

图16 调整后的转换桁架细节示意

图17 巨柱上托两密柱示意

3.2 对上部悬吊桁架的调整

关于上部的悬吊桁架，我院的调整思路如图18所示，调整后的悬吊部分结构布置如图19所示。

图18 上部悬吊桁架调整思路

图19 调整后的悬吊部分结构布置

为增加悬吊部分可靠度，在悬吊桁架上方增设直径为250mm的钢棒作为吊杆，悬吊桁架细部如图20所示。后将吊杆改为350mm×350mm的方钢管，可以同时满足抗拉和抗压要求。

图20 悬吊桁架细部布置

3.3 业主的最终意见

在2012年2月7日业主召开的结构方案讨论会上，顾问公司介绍了他们对于结构方案的调整。原方案是每8层设置一个伸臂桁架，调整后改为只在避难层中设置伸臂带状桁架。调整后的结构布置如图21所示。但我院方案结构地上部分钢材用量约为142kg/m2，顾问公司的钢材用量约为156kg/m2。业主最终决定采用我院结构方案。

图21 顾问方调整后的结构方案

3.4 第一次超限审查及专家意见

2012年5月22日，本工程进行了第一次超限高层抗震设防审查会。与会专家认为总体结构方案可行，弹性计算指标均满足要求，并提出以下几点意见：1）结构存在多处转换，应进行竖向地震时程分析；2）结构第8层转换桁架建议进行进一步分析，角柱宜适当加强。另外，宜采取措施尽量避免二次转换；3）建议在避难层内利用斜柱完成第53层的角部收进；4）结构顶部剪力墙布置不对称，且削弱较多，建议考虑防止高区侧向位移突然增大的措施；5）建议增加45°角的斜向地震验算；6）上部结构梁截面为300×700，建议考虑加大梁截面尺寸，从而增大此部分结构的抗侧刚度；7）对相关计算参数进行确定，对IO，LS，CP等性能指标进行解释，风荷载按新高规确定即可；8）存在局部楼板大开洞，应进行分析；9）基础底板考虑是否可以减薄；10）巨柱在两侧不对称桁架作用下偏心较大，应对巨柱的构造和优化进行细致工作。

4 第三阶段：最终方案

4.1 建筑使用功能的重大调整

就在准备第二次超限审查时，津湾广场9号楼的使用功能有了重大调整。调整后第5层及以上，除避难层外，建筑的使用功能全部改为办公，而建筑高度及立面情况基本没有变化。调整后的建筑剖面图如图22所示。

图22 建筑剖面图

4.2 结构方案的重新调整

从建筑方案的变化看结构方案，原结构体系仍成立。但结构上部的悬吊桁架部分，原来这样处理的目的是为了满足高档酒店对室内空间的高要求。现在建筑功能改为办公，对室内空间的要求相对低一些，斜柱转换就成了传力更直接、施工更方便的最佳选择方案。

因此，建筑上部的立面收进，在结构上由“悬吊”式改为由斜柱完成的“承托”式。另外，在第57，58层平面内收较大、不适合采用斜柱转换的部位，设置转换腰桁架，以承托上部楼层的立柱。调整后的结构方案，各收进处的斜柱处理如图23~26所示，位于第58层的转换桁架如图27所示。

图23 第50，51层斜柱示意图

图24 第53层斜柱示意图

图25 第57层斜柱示意图

图26 第63层斜柱示意图

图27 第58层转换桁架示意图

经计算分析，结构的周期、位移、刚度比、轴压比、承载力、风振舒适度等主要指标均满足规范的相应要求，之后对结构的抗震性能目标进行了细化。

4.3 后续超限审查过程及结果

2012年10月23日，因为建筑功能发生变化，本工程进行了第二次超限高层抗震设防审查。审查专家一致认为此结构方案布置简捷、传力明确，结构性能指标设置合理；2012年12月7日，在津湾广场9号楼的第三次抗震超限审查会上，与会专家对结构方案和进行的计算分析工作一致认可，对本工程给出了“通过”的审查意见。至此，津湾广场9号楼300m超限高层的结构方案设计工作圆满完成。

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更多内容详见转自：建筑结构-公众号杂志2014年2期（1月下）四篇文章：《津湾广场9号楼300m超限高层结构方案形成过程》，作者：黄兆纬,蔡浩良,胡雪瀛,黄信,齐麟,刘涛,朱旭东，单位：天津市建筑设计院；文章：《津湾广场9号楼超限结构设计》，作者：黄兆纬，齐麟，朱旭东，胡雪瀛，蔡浩良，黄信，刘涛，单位：天津市建筑设计院；文章：《津湾广场9号楼超限高层结构巨柱节点区域非线性分析》，作者：黄兆纬,黄信,胡雪瀛, 蔡浩良,齐麟,刘涛,朱旭东，单位：天津市建筑设计院；文章：《津湾广场9号楼转换桁架结构设计》，作者：周德玲，王毅，赵华，张伟，单位：天津市建筑设计院。

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