京广中心大厦-钢框架结构实例

1.建筑概况

北京市京广中心大厦主楼，地下3层，基础埋深为-16.4m；地上53层，高196mm，另有屋顶小塔楼两层，总高度为208m。主楼为综合性多用途建筑，下段为旅馆，中段为办公用房，上段为公寓，大楼各段的层高分别为3.3m、3.7m和3.2m。主楼平面采取半径为51.4m的1/4圆面切角后所形成的扇形，基本模数是将1/4圆面沿径向分成21等份（即θ＝90°/21＝4.3°）。主楼的总建筑面积为10.5万m²。按8度进行抗震设防。

2.结构体系

（1）主楼结构属框架-墙板体系。主楼的典型层结构平面、墙板布置平面和结构横剖面，分别示于图5-61a、b和c。图5-61b中，实线表示的墙板是自第6层布置到第52层，虚线所示墙板是自第6层布置到第37层。

（2）主楼，地面以下，采用型钢混凝土框架和现浇钢筋混凝土抗震墙；地面以上，采用钢框架，并沿中心服务性核心区周边各轴线，在钢框架内嵌置“带竖缝的钢筋混凝土墙板”。

（3）主楼底层至第6层，以及第23层和第38层，因为层高较大，预制墙板太重，乃改用抗推刚度相当的钢支撑代换混凝土墙板。

3.杆件截面尺寸

地面以上，钢柱采用焊接方管，截面尺寸为650mm×650mm×19mm～850mm×850mm×70mm，最大壁厚为80mm；框架梁采用焊接工字钢，截面尺寸一般为800mm×200mm×12mm×36mm，个别为100mm×350mm×19mm×36mm；支撑斜杆的截面尺寸为BH350mm×350mm×36mm×36mm。

地面以下，型钢混凝土框架柱内的型钢芯柱，采用一个H型钢和两个剖分T型钢拼焊成的带翼缘十字形截面，H型钢的截面尺寸为750mm×350mm×32mm×60mm和850mm×450mm×50mm×80mm。

4.墙板的构造和作用

（1）嵌置于钢框架中的预制混凝土墙板，仅在顶面和底面有4～8处与上、下钢梁连接，墙板两侧边与钢柱之间留有10mm的缝隙。

（2）预制墙板主要是承担风荷载、地震作用产生的楼层水平剪力，对减小结构的剪切型层间侧移作出贡献。

（3）沿服务性竖筒周边框架设置的墙板，除承担楼层剪力外，并在一定程度上增大了其框架梁的竖向抗弯刚度，消除竖筒周圈框架在水平荷载倾覆力矩作用下整体受弯时的剪力滞后效应，从而提高其抵抗倾覆力矩的能力。

图5-61 北京市京广中心大厦

a）典型层结构平面 b）墙板布置平面 c）结构横剖面(www.xing528.com)

5.竖向支撑

（1）第1～6层和第23层的竖向钢支撑是采用人字形轴交支撑，第38层的竖向钢支撑则采用八字形偏交支撑（图5-62）。支撑斜杆均采用宽翼缘H型钢，其截面尺寸分别为300mm×300mm×10mm×15mm和350mm×350mm×36mm×36mm。支撑斜杆H形截面的强轴方向对应于斜杆的平面外方向，以减小斜杆出平面的长细比；另在斜杆中点处增设撑杆，以减小斜杆平面内的长细比，防止斜杆受压屈曲。

图5-62 八字形偏交支撑的杆件连接

（2）为简化支撑节点构造，方便现场组装，在工厂加工钢柱时，在梁-柱节点处，除加焊一小段悬臂梁段外，还加焊一外伸斜杆段。为方便与梁、柱翼缘的焊接，此外伸斜杆段的翼缘的方向需与梁、柱翼缘方向一致，以致此外伸斜杆段的截面强轴方向与支撑斜杆的截面强轴方向相垂直，因此，外伸斜杆段的端部应加焊钢板形成田字形（图5-62中的A—A剖面），作为过渡，将强轴方向转换成与支撑斜杆一致，以便实现外伸段与支撑斜杆的拼接。

6.抗震分析结果

（1）预制墙板的恰当配置，使大厦主楼的纵、横向动力特性大致相同，结构两个方向的基本自振周期均接近6s。主楼纵、横向前三个振型的周期值列于表5-9。

表5-9 北京市京广中心大厦主楼的自振周期计算值 （单位：s）

（2）对结构进行了两个水准的抗震分析：

1）第一水准——按北京地区100年一遇的中震，峰值速度的基准值取20Kine，要求结构处于弹性阶段，层间侧移角不大于1/200。（地震振动速度，1Kine＝1cm/s。）

2）第二水准——按北京地区150年一遇的大震，峰值速度的基准值取35Kine，要求结构不倒塌，结构层间侧移角不大于1/100。

3）选取了El Centro（NS）、Taft（EW）、Hachinohe（NS）三种不同性质的地震坡，并分别按20Kine和35Kine与各个原地震记录的峰值速度（35.9，17.3，34.1Kine）的比值，对三条地震加速度时程曲线进行全面调幅，作为设计用的地震波，分别对结构进行地震反应分析。

计算结果表明，各种情况下的结构侧移值，均满足上述所要求的变形标准。