1 工程概况

包头市一座崭新的地标建筑——包商银行商务大厦，位于包头市新都市区的重要城市节点，是一座集银行办公、金融交易、特色商业、五星级酒店等多种业态于一体的综合开发项目。该项目由商业裙房和三栋塔楼组成，塔楼和裙房之间不设变形缝。总建筑面积为25.27万m²，地上裙房平面尺寸为115m×135m，地下平面尺寸约为148m×165m。

该工程地下4层，地下1层～地下4层层高分别为6，4.5，3.6，3.6m；裙房地上5层，首层层高为6.0m，其余各层层高均为5.2m；A塔地上28层，11层为避难层，结构高度为135m，功能为银行办公；B塔地上11层，结构高度为61.9m，功能为金融交易；C塔地上15层，结构高度为63.9m，功能为五星级酒店。建筑效果如图1所示。

图1 建筑效果图

本工程的特点是由于建筑功能的要求，大底盘难以设缝，3栋塔楼质量、刚度不均匀，结构形式复杂。5层裙房楼面开洞率大、连接薄弱，扭转不规则、楼板不连续、竖向尺寸突变，同时存在局部穿层柱、斜柱、吊柱情况；A塔为接近8度区B级高度限值的钢筋混凝土结构；裙房上部A，B塔之间采光顶采用两侧铰接连接的负高斯曲面单层钢网壳，地震作用对单层钢网壳和主体结构的影响较大；裙房为平面超长结构，温度作用不容忽视。

2 基础设计

本工程地基基础设计等级为甲级，3栋塔楼的质量、刚度差异较大，主楼与裙房之间差异沉降控制极为重要，根据结构特点及地基基础的实际情况，基础平面布置见图2。

图2基础平面布置图

3 针对超限情况的概念设计

本工程为大底盘多塔结构，裙房刚度不够大、不满足塔楼的嵌固要求，塔楼对裙房的影响范围较大，必须考虑塔楼间的相互影响，需建立多塔楼带裙房的整体模型进行设计。裙房5层楼板开洞较多、连接薄弱，为保证地震作用下薄弱连接部位退出工作后各结构单体具备独立承载能力，设计中采用整体结构计算模型、各单塔结构计算模型、裙房结构计算模型（图3）分别进行承载力分析，采用多模型计算结果进行包络设计。

图3 计算模型

结构平面布置图见图4，为保证结构底盘对多塔楼的有效约束，要求裙房顶层的抗剪承载力应大于各个单塔楼底层（裙房上一层根部）剪力之和，裙房与塔楼抗剪承载力示意图见图5。

图4 结构平面布置图

图5 裙房与塔楼抗剪

4 小震弹性分析

小震弹性分析是结构设计的重要部分，结构布置的优劣在很大程度上决定了结构在中震和大震作用下的性能。各塔楼竖向构件截面尺寸见表1。结构第1阶振型形态以A塔的X向平动为主（图6）。

各塔楼竖向构件截面尺寸 表1

图6 整体结构前4阶振型图

5 墙肢中震验算

本工程A塔在中震组合“1.2恒荷载+0.6活荷载+1.3双向地震”作用下，局部墙肢出现拉应力，对应部位墙体暗柱内型钢布置如图7所示，由型钢承担全部拉力。

图7 墙体暗柱型钢布置图

6 单层钢网壳中震弹性验算

A，B塔之间中庭上方设马鞍形采光顶，长轴、短轴跨度均为40m，矢高为15m，采用单层钢网壳结构。地震作用下，杆件变形见图8。所有钢杆件满足中震不屈服性能要求。建议采光顶玻璃幕墙构造应充分考虑单层钢网壳结构最不利变形的影响。

图8 最不利荷载组合工况下杆件Z方向变形图/mm

施工现场照片

更多内容详见2015年第1期《转自：建筑结构-公众号》杂志文章：《包商银行商务大厦超限结构设计》，作者：卢清刚,刘长东,刘永豪,閤东东,展兴鹏,詹延杰,方云飞（北京市建筑设计研究院有限公司）。

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