1 工程概况

天辰大厦工程位于天津市北辰区科技园区，占地面积为3.76万m²,总建筑面积约为12.1万m²，其中地上7.2万m²，地下3.9万m²。建筑用途为办公用房，建筑高度为180m，地上主楼为41层(42层为出屋面层)，裙房3层。地下3层地下室，主要作为车库。主楼标准层结构单元长度为68m，宽度为26.2m，高宽比为6.87，未设变形缝。地下3层为大底盘，将地上主楼和裙房连为一体。建筑效果图见图1，建筑剖面图见图2，主楼1层结构平面图见图3。墙、柱截面及混凝土强度等级见表1。

图1 建筑效果图

图2建筑剖面图

图3 主楼1层结构平面图

地基基础设计等级为甲级。主楼基础采用桩筏基础，桩端持力层为黏土层（属上更新统第一组陆相冲积层），桩端进入持力层不小于1.0m。裙楼基础采用墙、柱下桩基+抗水板基础（桩基抗压兼做抗浮桩），桩基采用钻孔灌注桩（主楼采用后压浆钻孔灌注桩）。

图4为标准层平面透视图，剪力墙主要布置于结构的两端，为增加纵向刚度并弥补扭转刚度不足，有剪力墙沿纵向深入平面内部。

图4 标准层平面透视图

2 结构体系选型

与一般超高层建筑将核心筒放在平面中部不同，本工程将核心筒布置于结构的两端。结构设计难度在于将初步方案中框架–核心筒结构体系改为框架–剪力墙结构体系后，两侧剪力墙相距50m，体系整体抗震性能受到较大影响，且一般超高层建筑很少使用框架–剪力墙结构体系（框架–剪力墙结构比框架–核心筒结构的适用高度要低）。然而，在建筑功能上的受益明显，一是各层有效建筑面积增大了近10%（消除了绕中间核心筒设置走道的面积）；二是南北形成了通透的室内环境，避免了中部房间光线差的情况。

3 关键问题及其解决办法

3.1 高度超限复杂结构

框架–剪力墙结构7度最大适用高度为120m（A级），本工程高度为180m，且底部拔柱转换（竖向构件不连续），属高度超限复杂结构，需提高本工程抗震水准及安全度。采用中震不屈服的性能水准进行抗震设计，在此基础上进行罕遇地震作用下的结构弹塑性分析，以确保结构满足大震不倒的抗震性能目标。

3.2 剪力墙端置

对于高层结构来说，从抗震合理的角度，应将楼梯、电梯筒置于结构平面的中部，以形成框架–核心筒结构。然而，本工程基于建筑功能及建筑面积考虑，选择将筒体端置。

3.3 拔柱转换

1层、2层顶板开大洞，并将这两层部分中柱取消（图3）。设置倒V形支撑实现结构形式转换。由于倒V形支撑转换承托上部层数较多（38层）、荷载大、跨度大（16.8m），采用双层转换，转换构件采用型钢混凝土。开大洞的楼板按弹性板计算，厚度增至200mm。

3.4 型钢混凝土柱

由于框架柱轴力较大，为减小柱截面尺寸，降低轴压比，提高框架柱延性，在一定高度范围内采用型钢混凝土柱。为提高剪力墙在中震作用下抗倾覆力矩的能力，需在高层结构的低区（12层及以下）剪力墙筒体局部布置暗柱，并在四角暗柱内设置型钢柱。

3.5 抗震设防目标及对策措施

抗震设防目标总体上为小震不坏、中震可修、大震不倒。对剪力墙抗剪承载力、框架柱按中震弹性设计，对剪力墙抗弯承载力及斜撑转换按中震不屈服设计。根据超限审查报告确定抗震设防目标如表2所示。

以下施工照片由作者高建民提供：

基坑支护开挖1

基坑支护开挖2

基坑支护开挖3

结构主体竣工图1

结构主体竣工图2

结构主体竣工局部视图1

结构主体竣工局部视图2

更多内容详见《转自：建筑结构-公众号》2014年第20期《天辰大厦主塔楼结构抗震设计》,作者：高建民¹，高向宇²，徐建伟¹，黄海涛²，任洁²,单位：1 北京市建筑设计研究院有限公司；2 北京工业大学建筑工程学院。

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