范丘毅
广西壮族自治区建筑科学研究设计院，广西 南宁 530005
摘要：广西北海市近海海岸某五星级酒店，采用基础变刚度调平设计，合理布置竖向构件下方基桩，采用增加配重的抗浮措施处理局部地下室抗浮问题，采用膨胀加强带处理结构超长温度应力问题，采用双层空腹桁架转换构件处理竖向构件不连续问题，采用增设斜撑处理处理局部悬挑构件悬挑长度过大问题，针对多项不规则超限情况，采用结构抗震性能设计，对关键构件及关键部位进行中震弹性或大震不屈服分析，并采用有针对性的结构构造加强措施。最终在满足建筑功能和经济性的前提下，实现结构设计的合理性和可靠性。
关键词：基础变刚度调平设计；双层空腹桁架转换构件设计；斜撑设计；
1 工程概况
本工程位于广西北海市北岸，茶亭路 31 号，为地下 2 层，地上27层的酒店用房，建筑房屋总高度为（室外地面至主要屋面板处）107.900米，属于A级高度高层建筑。本工程±0.00相对海拔绝对标高12.00米，根据地质勘查报告，抗浮设计水位标高及防水水位为绝对高程3.80米。地下室底板标高-10.000（绝对高程2.00米）。地下室2层，层高5米，设置为娱乐、休闲、设备区，1层~3层为酒店大堂，4层~27层为酒店房间。
建筑设计使用年限50年，安全等级二级，抗震设防类别为标准设防类（丙类），抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为II类，场地特征周期为0.35秒。酒店主楼的基本风压（100年一遇）：0.90kN/㎡，地面粗糙度类别A类，地下室防水等级为二级。酒店主楼抗震等级：框支柱、斜撑、底部加强部位剪力墙（含半地下层、地下一层）的抗震等级为一级；框支梁的抗震等级为二级；除框支框架以外的其余框架、非底部加强部位剪力墙抗震等级均为三级，酒店主楼相关范围以外地下室框架抗震等级为四级。
2 结构特点及关键构件设计
2.1 基础设计
主楼的基础形式为管桩桩筏基础，持力层为砾砂⑥，其桩端承载力标准值qpk=4500kpa，管桩桩径为500mm，单桩竖向承载力承载力特征值取2500kpa。设计采用变刚度调平方法，针对上部竖向构件对应位置依据柱、墙底部轴力进行群桩布置，非柱、墙下筏板不布置基桩。酒店主楼筏板厚度为2200mm，中间受力较小部分，筏板厚度变截面至1000mm厚。同时，主楼和裙楼之间通过分别采用桩筏基础、柱下独立基础和墙下条形基础的方式，合理调整基础不均匀沉降，满足国家相关规范、标准要求。由于酒店主楼预应力管桩基础和餐饮附楼、局部地下室柱下独立基础刚度差异，故在二者之间设置沉降后浇带，避免建筑物产生有害且无法控制的不均匀沉降。
2.2 地下室抗浮设计
由于本项目地下室抗浮设计水头仅1.8米，故可以采用整体增加配重，再辅以局部区域具体验算，调整抗浮配重分布调整依据。通过整体加局部的细致化抗浮设计方式，进行地下室抗浮优化设计，避免盲目大面积地增加抗浮措施，人为增加地下室抗浮措施工程造价。
2.3 膨胀加强带设计
地下室181x106米，上部酒店标准层123x67米，采用纵横向布置的2米宽膨胀加强带，合理解决地下室地下室和上部酒店标准层超长结构产生的混凝土收缩问题。
2.4 双层空腹桁架转换构件设计
酒店主楼1~3层的13轴至17轴交B1轴至H1轴区域，在建筑第3、4层楼面设置转换构件，最大跨度为14.4m，属于高位转换。其中，经多个方案比较，排除了通常的单层转换梁和设置有斜腹杆的双层桁架转换梁方案，将两侧的两层的框支梁设计为整体的空腹桁架，框支梁、柱均采用钢骨混凝土结构，钢骨厚度均为35mm，框支梁截面为1200x1800~1200x2400mm，矩形框支柱截面为1400x1400mm，圆柱形框支柱直径为1400mm，同时仔细调整1~3层抗侧力结构的布置，增大结构的抗扭刚度，限制结构平面和竖向布置的不规则性。
为尽量强化转换层下部主体结构刚度，弱化转换层上部主体结构刚度，使转换层上下部主体结构的刚度及变形特征尽量接近。具体措施为：加大筒体尺寸、加厚筒壁厚度、提高混凝土强度等级，上部剪力墙开洞、开口、薄墙等。
计算结果表明，与通常的单层转换梁和设置有斜腹杆的双层桁架转换梁方案相比，采用空腹桁架方案不但有效控制了转换梁、柱截面尺寸，同时有效减少竖向的刚度突变，不致引起框支柱（边柱）柱顶弯矩过大、柱剪力过大，有利于实现“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的抗震构造。另外，转换柱、梁均采用钢骨混凝土设计，空腹桁架及框支梁柱的钢骨节点设计合理、连接可靠，构造做法符合国家有关规范和标准。同时，通过合理调整1~3层的竖向结构布置以及局部区域采用整体的钢骨框支转换梁柱体系，1~3层的平面和竖向刚度变化均匀，未出现特别严重的刚度突变情况，有效加强了整体结构的抗震延性。
2.5 斜撑设计
由于建筑造型复杂、为满足外形弧形立面的造型需要，上部建筑方案要求的最大悬挑长度达6350mm，同时结构梁高不能影响建筑使用功能，如考虑增加框架柱或按普通悬挑梁处理，建筑将无法接受，因此必须在不同高度上多次设置局部转换结构或增加斜撑以控制悬挑梁高，满足建筑使用功能要求。在三层楼面的15轴交1-19轴处设置斜撑XC1，同时在四层楼面的1-D轴、2-D轴交1-19轴处设置斜撑XC2，支撑该位置悬挑4米以上的景观阳台及以上承重框架柱，不但满足了建筑外形弧形立面的造型需要，也降低了结构梁高，同时避免了结构竖向刚度变化过大形成结构薄弱层。斜撑设计合理，节点连接可靠，有效加强了整体结构的抗震延性。
3 结构超限情况及抗震性能目标
3.1 结构超限情况
本工程存在5处不规则情况，具体如下：1）平面布置为人字型，l/Bmax≥35%，属平面不规则；2）二层有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%，楼板开洞面积大于楼面面积30%，属平面不规则；3）扭转位移比大于1.2，属扭转不规则；4）相邻层刚度变化大于70%或连续三层变化大于80%，属刚度突变；5）上、下竖向构件不连续，属于竖向抗侧力构件不连续。
3.2 抗震性能目标
通过结构抗震性能设计，达到规范“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。1）多遇地震，全楼构件全部保持弹性；2）设防地震，框支柱、转换桁架、底部加强区剪力墙保持弹性，上部非加强区剪力墙及框架柱等抗侧构件保持抗剪弹性，抗弯不屈服；3）罕遇地震，框支柱保持弹性工作，转换桁架、底部加强区剪力墙剪力墙保持抗剪弹性，抗弯不屈服。
3.3 结构构造加强措施
针对本工程特殊情况，采用以下结构构造加强处理措施：1）转换层楼板厚度200mm，与转换层相邻楼层的上、下两层楼板也适当加强，板厚取150mm；2）框支柱、转换桁架采用型钢混凝土柱、梁；3）提高剪力墙底部加强部位墙体的水平和竖向分布钢筋最小配筋率，保证关键抗侧力构件可靠性。
4 结论
（1）根据结构上部竖向刚度，进行变刚度基础设计，传力途径更加直接，有效提升基础工程经济性。
（2）当地下室抗浮水头不大时，增加配重是较为经济可行的抗浮措施之一。
（3）膨胀加强带能有效减低温度作用对超长结构的不利影响。
（4）当建筑条件允许时，双层空腹桁架转换构件可以转换层上、下部刚度更为协调，可以适当避免结构构件应力集中。
（5）斜撑构件可以有效减小大悬挑构件的悬挑长度，值得推广使用范围。
参考文献：
[1] 高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3-2002[S]北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2] 型钢混凝土组合结构技术规程：JGJ 138-2001 [S]北京：中国建筑工业出版社，2002.