沈阳国税局大厦：高楼钢结构与工程实例

1.建筑概况

沈阳国税局大厦位于沈阳新北站经济技术开发区。主楼，地下两层；地上23层，高97m；建筑面积为16700m²。主楼，地下一、二层的层高分别为3.6m和6m；地上1～4层，层高为5m；第5层为大型报告厅，层高为6m；第6～23层为办公标准用房，层高为3.65m。建筑设计要求，主楼的多层楼面均具有无柱大空间的使用面积。

2.结构体系

1）主楼采用混合结构多筒-钢梁悬挂体系。于建筑矩形平面的四个角部各设置一个钢筋混凝土筒体，各筒体之间每隔4个楼层设置纵、横向立体桁架钢梁，钢梁与筒体采取刚性连接，形成混合结构“立体巨型框架”。每层钢梁之下的几层楼盖，通过钢吊杆悬挂到钢桁架的节点上。主楼的基本柱网为8m×10m。图4-127为该大厦主楼的结构平面和纵、横向结构剖面。

2）楼面角部钢筋混凝土筒体的平面尺寸6m×7.2m，巨型框架的立体桁架钢梁，是由两片一层楼高的钢桁架通过上、下弦水平支撑连接而成。

3）主楼由于采用了悬挂体系，每隔4层，有一个楼层形成整个楼面无柱的开敞大空间。并在主楼底部形成一个平面尺寸为24m×16m、净高为20m的无柱大空间中庭。

3.构件截面尺寸

1）基础采用板式筏形基础，底板厚2.5m。地下室的梁、柱采用钢筋混凝土结构，柱截面尺寸为1000mm×1000mm和800mm×800mm。

2）混凝土筒体的壁厚，由地下室至地上4层，为400mm；5层以上，为350mm；混凝土强度等级，从下到上为C40～C30。

图4-127 沈阳国税局大厦主楼

a）结构平面 b）结构横剖面 c）结构纵剖面

3）钢桁架各杆件的钢材，采用ASTM标准的A36和A572Grade50级；杆件截面均为工字形，其截面尺寸列于表4-16，表中杆件规格的单位为英寸（in）。

4）钢桁架的端部与钢筋混凝土筒体内预埋的型钢暗柱刚性连接，以形成混合结构刚接巨型框架。

4.结构分析(www.xing528.com)

（1）大厦的抗震设防烈度为7度；基本风压ω₀＝0.5×1.1＝0.55（kN/m²）。

（2）考虑到钢筋混凝土筒体上的门窗洞口很多，而且上下不对齐，采用薄壁杆件模型程序进行结构分析，误差较大。

（3）结构分析采用北京大学力学系的结构分析通用程序SAP84（4.1）版，墙单元采用空间膜单元与板单元的组合，即具有平面内和平面外的刚度，而且内部可以任意开洞，计算精度较高。

表4-16 钢桁架各杆件截面尺寸 （单位：in）

注：1in＝0.0254m。

（4）使用SAP84软件计算出的主楼结构侧移曲线，显示出混合结构巨型框架仍具有剪切型抗侧力构件的特点，但由于作为巨型框架立柱的钢筋混凝土筒体具有较强的抗剪刚度，以致结构下部的侧移曲线接近于弯曲型。从整体上看，结构侧移曲线属剪弯型，类似于框-撑体系的侧移曲线。

（5）主楼结构前几阶振型的自振周期列于表4-17。

表4-17 沈阳国税局大厦主楼前8个自振周期

（6）地震或风荷载作用下，主楼结构的顶点侧移和最大层间侧移角列于表4-18。

表4-18 地震或风荷载作用下主楼结构顶点侧移和最大层间侧移角