京城大厦高楼钢结构体系工程实例

1.建筑概况

北京京城大厦位于8度地震区，建筑场地属Ⅱ类。大厦主楼第27层以下为办公用房，28层以上为公寓用房。大厦主楼，地面以下4层，基础埋置深度为-23.5m；地面以上52层，高183m。主楼建筑平面为带锯齿边的正方形，平面尺寸为47.5m×47.5m，对角线长度为57.6m；典型楼层的层高为3.1m（公寓）和3.75m（办公）两种，底部最大楼层高度为5.5m。主楼的高宽比为4.7。

2.结构体系

（1）主楼的典型层结构平面如图5-58a所示。柱网沿楼面对角线方向布置，柱距为4.8m和9.6m。结构主体采用框架-墙板体系（图5-58b）。墙板是采取外包混凝土、内藏人字形钢支撑的预制型钢混凝土墙板；墙板四边与框架梁、柱之间留有25mm的空隙。地上1～3层，墙板换为钢支撑；地下4层，则采用型钢混凝土框架及钢筋混凝土抗震墙。

图5-58 北京京城大厦的钢框架-墙板结构体系

a）典型层结构平面 b）结构剖面

（2）为了进一步增强高楼的抗推刚度，减小地震时的结构侧移，于结构顶层（第47～49层）和第26～28层，各设置一道高度约为7m的伸臂桁架，形成两道刚臂。

3.杆件截面尺寸

钢柱采用焊接方管，自底层至顶层，楼面内部钢柱最大截面尺寸为750mm×750mm×70mm×（70～90）mm，外圈钢柱的截面尺寸为400mm×400mm。钢梁采用焊接工字钢，截面尺寸为1000mm×400mm×16mm×32mm和650mm×350mm×16mm×28mm（高×宽×腹板厚×翼缘厚）。支撑斜杆采用BH300mm×300mm×10mm×15mm。楼板采用以压型钢板为底模的钢筋混凝土组合楼板。

4.结构用钢量

整幢楼房的结构总用钢量为18800t，单位建筑面积的平均用钢量为160kg/m²。(www.xing528.com)

5.结构分析结果

（1）京城大厦按8度抗震设防，依照我国TJ 11—1978《建筑抗震设计规范》、日本1981年《建筑耐震设计规范》及1982年《高楼结构抗震计算指针》确定大楼的水平地震作用。

（2）按规范地震力进行结构分析，计算所得的结构自振周期和结构侧移值见表5-8。

表5-8 京城大厦地震作用下的计算结果

6.钢支撑墙板

（1）嵌置于钢框架之间的钢支撑墙板，采用预制的内埋人字形钢板支撑的钢筋混凝土墙板，墙板最大平面尺寸为4m×3.2m；板厚自下而上分别为180mm、165mm、150mm三种；墙板最重达5.5t。预制墙板与周边钢梁和钢柱之间均留有25mm的空隙。

（2）支撑斜杆的截面尺寸，由第3层的325mm×19mm分段变化至第46层的300mm×12mm，墙板双面均配置8或6＠75mm（双向）钢筋网。人字形支撑上端与上部框架梁底面节点板之间采用双面拼接板和高强度螺栓连接。自第3层至第46层，拼接板的截面尺寸为1130mm×205mm×12mm～810mm×205mm×9mm；高强度螺栓为10～14根M22。钢支撑墙板的构造详图示于图5-59。

图5-59 内埋人字形钢板支撑的钢筋混凝土墙板