1.建筑概况
位于海口市金融开发区的海南省财政金融中心——信托大厦,简称海口金融中心,是一幢总建筑面积达10.3×104m2的现代化办公楼。
主楼地下3层,地上48层,高169m;建筑平面为正方形,外轮廓尺寸为41m×41m,建筑面积为8.9×104m2。主楼1~5层为商场,层高4.8m;6层以上为商务办公,层高3.3m。
2.结构体系
(1)大厦的抗震设防烈度为8度,且风荷载较大,基本风压值为0.75kN/m2。大厦主楼结构采用型钢混凝土筒中筒体系,内筒采用型钢混凝土墙筒,平面尺寸为16.5m×16.5m;外筒采用由型钢混凝土柱与型钢混凝土梁组成的框筒,柱的中心距为4m。外框筒的开洞率,典型楼层为52%,底层为56%。外框筒平面的轴线间尺寸为40m×40m。
(2)内、外筒之间办公楼面的跨度为11.75m。大厦主楼的典型层结构平面见图5-105a,结构剖面见图5-105b。
图5-105 海口金融大厦
a)典型层结构平面 b)结构剖面
3.构件截面尺寸
(1)内筒混凝土墙体的厚度,底层为0.8m,向上逐层分段减薄,顶层为0.45m。外框筒型钢混凝土柱的截面尺寸,底层为1m×1m,向上逐渐减小至顶层的1.0m×0.65m。各楼层窗裙梁的截面高度均为1.0m。内墙筒的转角处设置H型钢暗柱(图5-106a),位于内筒四片外墙同一轴线上的8根外框筒柱,内设十字形钢芯柱(图5-106b)。
(2)内、外筒之间各层楼盖的办公用楼面,每隔4m设置一根钢梁,与其上铺筑的100mm厚的现浇钢筋混凝土板,共同构成组合梁(图5-106c、d)。此外,内筒外墙在组合梁的搁置处设置截面高度为250mm的H型钢暗柱,以便与组合梁内的工字钢先行连接,为立体施工创造条件。
(3)墙、柱、梁内的焊接工字钢,均采用Q235碳素结构钢。内筒墙体和外框筒柱的混凝土强度等级为:10层以下,C58;11~28层,C48;29~40层,C38;40层以上,C28。各层楼板均采用C28级混凝土。
图5-106 型钢混凝土墙、柱、梁的截面尺寸
a)内筒转角 b)外框筒柱 c)典型层组合梁 d)避难层组合梁
(4)外框筒的型钢混凝土柱的截面和配筋见图5-107。柱的含(型)钢率,5层以下为5%,向上逐层减少,顶层为2.2%。
4.结构分析
(1)大厦的抗侧力体系是由内墙筒与外框筒组成,水平地震力引起的各楼层剪力和倾覆力矩,由内筒和外筒分担,从计算结果可以看出:①楼层地震剪力,沿x方向,15层以下,y方向,6层以下,主要由内筒承担;②x方向或y方向地震倾覆力矩,大体上是内筒和外筒各承担一半。大厦在多遇烈度地震作用下,剪力和倾覆力矩在内、外筒之间的具体分配比例,见表5-23。(www.xing528.com)
图5-107 外框筒型钢混凝土柱的截面和配筋
a)上层柱 b)底层柱
表5-23 外框筒各楼层所分担的地震剪力(Vcx、Vcy)和倾覆力矩(Mcx、Mcy)
注:Vfx、Vfy—x、y方向的楼层地震剪力(kN);
Mfx、Mfy—x、y方向的楼层地震倾覆力矩(kN·m)。
(2)外框筒的开洞率较大,底层和典型层的开洞率分别达到56%和52%,但计算结果表明,外框筒仍具有较强的空间工作性能,剪力滞后效应并不太严重。地震倾覆力矩作用下外框筒各柱的轴力分布曲线见图5-108。
(3)型钢混凝土筒中筒结构体系为大厦提供较大的抗推刚度,其表现为:①结构基本自振周期较短,x向和y向分别为0.05N(s)和0.06N(s),N为大厦地面以上总层数;②强风或8度地震作用下的最大层间侧移角,分别为1/1400和1/1100。风或地震作用下的结构侧移和结构底部内力,分别列于表5-24和表5-25。
(4)内墙筒的高宽比值较大,约为10.2,属弯曲型抗侧力构件,水平荷载作用下的侧移以弯曲变形为主。外框筒的高宽比值较小,约为4.2,属剪弯型构件,其侧移以剪切变形为主。两者通过各层楼盖连接形成的并联体,其侧移曲线,上段以剪切变形为主,下段以弯曲变形为主,其反弯点即最大层间侧移所在高度,大致位于第40层(x方向)和第28层(y方向)。
图5-108 外框筒各柱的地震轴力分布
表5-24 风荷载作用下的结构侧移
表5-25 规范地震力作用下的结构内力和侧移
注:H为结构总高度,h为层高,Ge为地面以上结构等效总重力荷载。
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