项目是2016年设计的，2017年完工，前几天路过，回忆了一下当时设计时的场景，挖出几年前的一篇文章，供大家参考……
1. 项目概况
本项目总建筑面积约7.31万平方米，其中地上4.54万平方米，地下2.77万平方米。地上六层，一层部分为办公、商业，二至六层为办公用房。地下夹层为仓储、非机动车车库等，地下一层为机动车车库、设备用房、游泳池等。地下车库层高5m，覆土厚度2.0m（主楼投影范围内车库层高3.7m，夹层层高3.6m）。地上一层层高4.5m，二层层高4.2m，三至五层层高3.8m，六层层高3.6m钢结构梁挠度限值，建筑高度23.8m。
2. 结构方案
本项目地上建筑分为A、B、C、D四座塔楼，上部结构分为三个单元，其中B、C塔楼顶层连为一体，跨度为22.20m。
本工程设防类别为标准设防类别（丙级）。上部结构采用钢框架结构体系，主体结构抗震等级为三级，连接件结构及与连接件相邻的左、右跨框架梁、与连接件结构连接的下一层钢框架柱抗震等级提高为二级；其中，钢柱为焊接矩形钢管柱，钢梁为焊接H型钢梁，标准层结构板为钢筋桁架组合楼板，屋面层结构板为现浇混凝土板。
地下结构采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，钢框架柱延伸至地下室一层；地下室顶板设置与钢柱连接的钢框架混凝土梁。基础采用柱下独立桩基台座及防水板，基础桩为预应力高强混凝土管桩。建筑内墙为加气混凝土砖墙，外墙为明框玻璃幕墙，由专业幕墙厂家重新设计。
3 设计要点及解决措施 3.1 地下室顶板埋置效果设计措施
本工程地下室夹层设置在主楼投影范围内，单层地下室在主楼投影范围之外。地下室断面详细关系如图1所示。地上结构均预埋在地下室顶板内。为保证顶板预埋的有效性，在主楼与纯地下室交界处沿建筑纵向一跨内设置斜板，保证水平地震作用的有效传递。
根据《建筑抗震设计规范》GB 50010-2010（以下简称《规范》）第6.1.14-2条的相关规定：“当地下室顶板作为上部结构的预埋件时，地上一层侧向刚度不宜大于相应范围内地下一层侧向刚度的0.5倍”。设计时在各地下室相应范围内适当设置结构剪力墙，以满足《规范》对作为预埋端的地下室顶板抗剪刚度比的要求。
3.2 节点结构技术方案 3.2.1 连接方案对比
本项目连体结构位于B、C塔楼之间的6层及屋面，连体结构跨度约22.20m，连体结构层底标高为20.300m。由于项目所在区域地震烈度较高，连体结构跨度较大，位置较高，连体结构连接部位受力复杂，设计时比选了以下两种连体结构方案。
3.2.1.1 滑动连接
连接件结构与主体结构采用滑移连接时，支座滑移应能满足罕遇地震作用下两个方向的位移要求，并应采取防坠落、防冲击措施。罕遇地震作用下的位移要求应采用时程分析法进行计算与校核。
本工程连接件位置较高，采用滑动连接时，支撑、防坠、防撞等构造相对复杂，连接件与主体结构间设有抗震缝，建筑屋面防水构造也相对复杂。
3.2.1.2 刚性连接
图1 地下室剖面示意图
本工程连接结构各独立部件尺寸、平面布置、刚度大小均相似，采用刚接形式，在结构分析和连接施工中更易于掌握，刚接能较大程度保证大跨度连接处的楼面舒适度，更符合建筑使用功能的要求。
综上所述，本项目选择刚接方案。
3.2.2 设计措施
由于现行规范对钢结构连接件尚无专门规定，本工程设计时参考《高层建筑混凝土结构技术规范》JGJ 3-2010（以下简称《高层规范》），采取了相应的技术措施。
3.2.2.1提高连接件及相关主体结构件的抗震性能
参考《高层建筑规范》第10.5.6条的有关规定：“连接件及其上下层高度范围内的连接件和与连接件连接的结构构件的抗震等级宜提高一级……”因此，本工程在设计时，将连接件结构及与连接件相邻的左、右跨框架梁和与连接件结构连接的下一层钢框架柱的抗震等级均提高一级。
3.2.2.2 附加垂直地震作用分析
参照混凝土结构设计规范第10.5.2条的有关规定，应考虑竖向地震作用对连接结构连接件的影响。
3.2.2.3 采用空腹桁架结构体系
由于本工程连接部分建筑功能为办公或会议室，采用传统的斜腹桁架会限制和影响使用功能；因此采用空心桁架结构，空心桁架竖腹设置不仅提高了大跨度结构的可靠性和舒适性，也满足了建筑使用功能的要求。
经多方案比选，结合建筑使用功能，每个连接件跨度方向设置2根竖向腹杆，将跨度为22.20m的连接件分为5.40m+11.40m+5.40m三个跨度，跨度方向竖向腹杆与主体的距离约为连接件总跨度的1/4（22.2/4=5.55m）。优化后的桁架截面见表1。采用空心桁架结构，有效控制了结构构件的尺度，保证了连接件的净高。
表1 连体空心桁架截面表
成员
部分
地点
上弦和下弦
高750x300x14x25
跨度 11.4m
高750x420x14x32
跨度 5.4m
垂直腹杆
箱型 600x28
两侧框架柱
箱型 600x28
与主塔连接位置
3.2.2.4 腹杆与弦杆连接节点
表2 不同计算软件计算连接器竖向挠度对比
荷载组合
耀杰
迈达斯
钢铁法规
极限值[υ]
增量(毫米)
υ
增量(毫米)
υ
1.0 直播
14.05
1/1580
14.54
1/1526
1/500
1.0 永久 + 1.0 活跃
49.38
1/450
50.58
1/439
1/400
注：表中Δ为连接器垂直挠度值，υ为连接器垂直挠度。
为保证空心桁架连接节点的可靠性，空心桁架上下弦H型钢翼缘宽度小于竖腹板箱形截面宽度，因此采用“梁断开、柱贯穿”的节点形式。参照传统框架柱连接节点，采用“上下翼缘全焊透焊缝、腹板双层板螺栓连接”的节点形式。以上节点的使用大大降低了施工现场安装难度。实际施工过程中，施工单位先安装两侧5.4m空心桁架，再安装中间11.4m跨度的上下弦杆。空心桁架受力后，铺设结构板。经施工监测，空心桁架安装误差符合规范要求，竖向挠度符合设计预期。 连接件结构安装过程中钢结构梁挠度限值，现场未搭建全套脚手架，加快了连接件安装的施工进度。
图 2 空心桁架下弦节点模型
3.2.2.5 连接器结构垂直挠度分析与验证
连体结构竖向挠度关系到结构安全性，在挠度设计和校核时未考虑楼板平面外刚度贡献（为考虑桁架弦杆轴力的影响，采用弹性膜单元模拟楼板）。利用YJK和Midas软件对连体结构竖向挠度进行对比分析，分析结果如表2所示。
经校核计算，原设计连接件结构竖向挠度满足规范要求；为了进一步控制连接件结构竖向挠度，参考《钢结构设计规范》GB 50017-2003（以下简称《钢结构规范》）第3.5.3条规定，“为改善美观和使用条件，横向承重构件可预拱。拱的大小应根据实际需要确定，一般取恒载标准值加上活载标准值的1/2产生的挠度值”。参考Midas计算结果，恒载标准值加上活载标准值的1/2产生的挠度值约为43.3mm；考虑到整体拱加工的难度，参考《钢结构规范》中上述建议。设计时将空心桁架竖向腹板节点拱起20mm； 考虑拱起后的垂直挠度分别为υT=1/755(YJK)和υT=1/726(Midas)，满足规范要求。
3.2.3 性能设计
本工程采用的刚性连接件不仅要承受较大的竖向重力荷载和地震作用，还要在水平地震作用下协调两侧主体结构的变形。连接结构的连接件及与其连接的结构构件受力复杂，易形成薄弱环节，在抗震设计时需予以加强。因此对连接件采用性能化设计，提高其抗震承载力和延性。
结合本工程抗震设防烈度、建筑高度、连接件标高、跨度及震后震害程度，将连接件结构的抗震性能目标设定为“中震不屈服”。参照《抗震规范》M.1.2条规定，对连接件结构及与其相邻的左、右跨框架梁和与其连接的下一层钢框架柱进行“中震不屈服”验算，验算标准如下：
1)不考虑风荷载参与地震组合；
2)不考虑与抗震水平相关的增大系数；
3)未考虑载荷分项系数；
4)未考虑承载力抗震调整系数；
5)材料强度取标准值。
3.3 超长结构设计措施 3.3.1 超长地下室结构设计措施
本工程地下室部分均为超长结构，总长度约336m，为防止底板、顶板因温度影响及混凝土收缩而产生开裂，建议采取以下技术措施：
（a）设置后浇带及膨胀钢筋带：在超长结构适当位置设置后浇带，可减少混凝土结构的早期自收缩。浇筑后浇带时，采用强度等级较高的膨胀混凝土；
（b）加强养护保温，做好混凝土浇筑后的保湿工作，通过施工组织措施，安排超长楼板的浇筑时间在气温适宜时进行；
（c）地下室边墙、顶板、底板及中间楼板宜采用抗裂、防渗、补偿收缩混凝土，并合理控制混凝土水灰比等材料配置参数，减少混凝土自身的材料收缩。
3.3.2 BC塔超长结构温度效应分析
BC塔五、六层连接件平面尺寸为149.80m×29.10m，长度超过120m；参照《钢结构规范》第8.1.5条规定，结构应考虑温度应力和温度变形的影响。
根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012第9.3节和表E.5的规定，本工程所在地最高基本温度为28℃，最低基本温度为-1℃，主体结构施工期平均温度约为17℃。采用YJK软件分析温度对结构的影响，其中最高升温工况为11℃，最高降温工况为-18℃，工况按《建筑结构荷载规范》第9.1节进行组合。经校核计算，在考虑温度效应与常荷载和活荷载基本组合时，钢构件应力比未超限（应力比、折减应力比等均小于1.0），楼板最大拉应力约为1.1MPa（小于C30混凝土抗拉强度设计值ft=1.4MPa），满足规范的相关要求。
3.4 长悬臂技术解决方案
设计时，悬臂长度≤3.5m的悬臂构件采用楔型H型钢梁；悬臂长度>3.5m的长悬臂构件采用空心桁架结构；采用YJK计算空心桁架时，桁架弦杆为梁单元，竖腹板为柱单元。在对空心桁架进行受力校核时，采用弹性板单元考虑弦杆轴力的影响。
3.5中庭吊杆技术方案
本项目B塔中庭设有5.8m长的悬挑构件，建筑平面要求该位置不能设置落地柱。该楼层作为银行金库，设计采用的活荷载标准值为10kN/m2。鉴于该区域悬挑长度较长、荷载较大，单纯采用楔形悬挑梁梁高较大，无法满足建筑净高要求。因此采用挂柱方案，即结构二、三层梁采用竖向吊杆连接，共同受力，以满足建筑的功能要求。
吊臂底部节点
吊臂顶部节点
图3：挂柱施工现场
3.6 地下室钢梁柱节点技术方案
根据防腐规范8.1.9条规定，“钢框架柱至少应延伸至地下一层”。设计时，将地下室焊接矩形钢管柱改造为钢管混凝土柱，延伸至地下一层。
本工程在主楼投影范围内采用通长型钢—混凝土梁；主楼与纯地下室交接处采用悬臂型钢—混凝土梁与钢筋混凝土梁转换。
设计时，参照国家建筑标准设计图集《钢-混凝土结构建筑配筋规则及构造细则》（12SG904-1）（以下简称《钢结构图集》）及《组合结构设计规范》JGJ 138-2016（以下简称《组合结构规范》），对传统钢梁柱节点进行适当优化，避免钢筋缠绕，降低施工难度；优化措施如下：
1、将组合结构规范图7.5.5中的变截面牛腿（见图4）调整为与型钢截面宽度相同，控制梁端单侧纵筋数量小于4根，外侧纵筋通过套筒连接，内侧纵筋与牛腿焊接。
2、套筒位置与钢柱内部隔板位置相对应，保证传力可靠。
图4 “组合结构规范”中的节点示例
图5 优化后的钢梁柱节点
3.7钢梁腹板穿孔技术解决方案
本项目为办公项目，每层层高为4.5+4.2+3.8+3.8+3.8+3.8（m），典型柱网为8.4m×8.4m。由于滇池路沿线建筑限高（≤24m），层高不能增加，因此建设方对建筑建成后的净高要求较高，建设方提出的《设计任务书》中要求的标准净高为：办公区域不小于2.8m，走道区域不小于2.6m。
根据以上净高要求，经建筑、结构、设备专业协调，确定设备穿梁方案为：除电缆桥架外，消防喷淋管道、暖通空调新风管等均穿梁。标准楼层典型梁高为700、650、600（mm）。通过腹板穿梁及管线整合，最终净高为：办公区域不小于2.95m，走道区域不小于2.8m。与无穿梁方案相比，净高增加约200mm。
设计时参考了国家建筑标准设计图集《多层、高层民用建筑钢结构节点施工详图》16G519（以下简称《钢结构节点图集》），对腹板矩形开孔的配筋方法进行了适当的优化改进。措施如下：
1、对于梁高≤450mm的钢梁，开孔区域采用局部加高（采用鱼腹梁方案），见图6；
2、对于梁高≥500mm的钢梁，应按图集方法进行配筋，参见图7；
3、保证次梁穿管高度与主梁一致，以方便施工，参见图8。
图6 梁高小于500mm时腹板矩形孔洞的加固措施
图7 梁高≥500mm时腹板矩形孔洞的加固措施
图8 HVAC新风管梁安装现场
4。结论
本项目为高烈度区办公楼，钢框架结构很好的适应了大跨度柱网、长悬挑体系、连栋建筑的建筑特点。针对本项目连接件、长悬挑、超长结构等复杂情况，设计中采取了相应的技术方案和加固措施。通过多震下反应谱分析、弹性时程分析、连接件性能化设计、罕遇地震下静力弹塑性推覆分析、关键构件补充校核等，证明了所采取措施的有效性和可行性。主体结构满足规范要求，达到了预期的抗震性能目标，结构方案与建筑方案配合良好。项目于2017年9月竣工，在滇池路上，你就能见到她。
-结尾-
