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[摘要]厦门恒禾七尚住宅项目包含7栋28层高层住宅和24栋多层住宅；本项目于2011年荣获世界经理人杂志评选的亚洲十大超级豪宅第6名。本文重点对项目中的高层住宅结构体系设计进行探究。项目中的高层住宅均为28层，高度约100m，底层框支层结构层高均为7.8m；均带2层地下室。结构体系有2种，包括带剪力墙的框架-核心筒体系及框架-核心筒体系。为配合首层大堂及架空区域的空间要求，L2层设转换梁，将上部结构的部分剪力墙及柱转换为底层的巨型柱；框支框架为12~13m单跨布置。结合抗震规范及高规的要求，作为在地震区结构体系不规则超限高层项目，在结构布置、材料与构件选型、性能化设计，防倒塌分析、弹塑性动力时程分析等方面均体现许多特点与要求。
[关键词]恒禾七尚；结构；单跨转换；巨型柱；不规则超限高层
[abstract] xiamen constant shocks is residential project contains seven 7 ministerial 28 layer high-rise residential and 24 a multilayer residence; This project in 2011 won the world manager selection of the magazine ten Asian sixth super a person of extraordinary powers curtilage. This paper mainly to the project of the high-rise residential structure system design inquiry. The high-rise residential project are 28 layer, height of about 100 m, the bottom layer structure layer with box which is 7.8 m; All takes two layers in the basement. There are two kinds of structure system, including with shear wall frame-the core tube system and framework-the core tube system. To cope with the first floor hall and overhead area space requirements, L2 layer transfer beam set, will be part of the upper structure of shear wall columns and the bottom of the giant column convert; Box for 12 to 13 a framework m single span arrangement. Combined with seismic code and the requirement of high rules, as in earthquake zones structure system irregular overrun senior project, the structural layout, material and component selection, performance-based design, collapse preventing analysis, the dynamic elastic-plastic time history analysis are embodied many characteristics and requirements.
[key words] through seven is grain; Structure; Single span transformation; Giant column; Irregular overrun the top
中圖分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
工程概况
恒禾七尚项目位于福建省厦门市五缘湾畔，是一个地上总建筑面积15万M2的高级住宅项目，其中包含7栋28层百米高层住宅与24栋多层住宅。本项目由恒禾置地（厦门）股份有限公司开发建设。高层住宅平面均为长方形，具有大面宽小进深的特点，建成后业主可最大范围的欣赏五缘湾海景。本文选取具代表性的1#楼（带剪力墙的框架-核心筒体系）及6#楼（框架-核心筒体系）进行结构设计探究。1#楼平面尺寸约51mx15m, 6#楼平面尺寸约37mx14m，底层短边均设4榀框支框架。
图1项目整体效果图
设计难点
1#楼主体高度为99.2m，首层结构宽度为15m，高宽比约为6.6；6#楼主体高度为99.2m，首层结构宽度为14m，高宽比约为7.1，超过7度区规范[1]对A级高度建筑高宽比限值6的要求，此体型的高层建筑受地震和风荷载引起的水平荷载的影响较大，而本工程由于处于沿海第一线，风荷载地面粗糙度取A类，百年一遇基本风压取0.95KN/m2。另外1#、6#楼底层结构层高均为7.8m，每栋楼底层各设4榀单跨框支框架以转换2层以上部分剪力墙及框架柱，因此造成竖向构件不连续，1#单跨框支框架跨度约13m，6#楼单跨框支框架跨度约12m。由于厦门处于地震高烈度区（7度0.15g）,其地震效应较大，根据规范要求，框支层及底部加强区范围必须采取严格的控制标准，因此结构设计面临着比较严峻的计算要求和条件。
结构体系布置与构件设计
平面布置
结构平面布置均呈长方形，转换层及标准层示意图见图2~5。
图21#楼转换层
图31#楼标准层
图46#楼转换层
图56#楼典型楼层
核心筒
核心筒由承台延伸至顶层贯通全高，布置于大楼中间靠后位置，最大限度的获得五缘湾畔的景观资源。底层及以下部分核心筒外圈剪力墙厚度600厚，二层及以上渐变至500mm、400mm厚。底部加强区取至转换层以上3层，底部加强区混凝土采用C50,在保证一定延性的前提下，提高构件抗压、抗剪承载力，并有效降低结构自重及地震力，其他楼层采用C40及C35；核心筒内采用150mm厚单向钢筋砼楼板。核心筒平面示意见图6.
图6核心筒平面图
带剪力墙框架（1#楼）
配合建筑布局及景观要求，框架柱设于建筑前端，与框架梁相连形成框架体系，与适当加宽的外框边梁连接形成封闭圈，增强建筑抗扭性能。配置型钢的混凝土柱增强框架的的延性及轴向刚度，并能有效的减小柱截面以提高空间使用率，节省建筑材料及资源，减轻结构地震力。剪力墙设于建筑后端，与前端框架柱通过框架梁连接，大楼左右两端设落地剪力墙，利用力矩有效控制扭转，框架及剪力墙两者协同工作抵抗水平荷载。
梁柱框架（6#楼）
框架柱布置均匀分布，基本对称，与框架梁连接构成框架体系。适当加宽的外框边梁连接形成封闭圈，增强建筑抗扭性能。配置型钢的混凝土柱增强框架的的延性及轴向刚度，并能有效的减小柱截面以提高空间使用率，节省建筑材料及资源，减轻结构地震力。为了不破坏交错布置与建筑角部的复式单位双层通透空间景观，该部位要求设计单位不设框架梁拉结，此越层柱均采用型钢混凝土柱，含型钢率>5%，提高其延性及轴向刚度，同时确保承载力及稳定性。
地上一层转换
配合首层大堂空间要求及建筑布置，L2层设转换层，将上部结构的部分剪力墙和框架柱转换成底层的巨型型钢混凝土柱。适当增大底层型钢混凝土框支柱截面至1.5m~1.6m,以及型钢含量至>6%，并增加底层落地剪力墙及核心筒外围剪力墙厚度至600mm。
3.6楼板
采用现浇混凝土双向楼板，因本项目市场定位较高，为保证今后装饰效果，公司要求楼层尽可能不设次梁，因此楼板跨度6~8米，板厚取180~250mm厚。
结构整体分析结果
计算模型
采用PKPM(SATWE)程序进行整体结构计算，ETABS程序进行校核，从周期、层间位移角和位移比等验算是否满足现行规范要求；从相邻层侧向刚度比方面验证结构侧向刚度分布均匀程度。计算模型考虑竖向工况（自重、附加恒荷载及活荷载）、水平工况（地震及风荷载）、重力二阶效应；因地下室邻近海，模型嵌固端设于地下室底板。结构模型示意图见图7。
图7结构模型示意图
两种程序周期、水平荷载、层间位移角结果比对
两种程序计算结果对比如表1，从表中可以看出，两种程序主要参数结果基本吻合。
表1PKPM和ETABS计算结果比对
整体稳定与刚重比
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）[1] 高层住宅结构整体稳定性应符合刚重比要求。经计算，1#、6#楼刚比均大于6，符合规范不小于1.4的要求，结构稳定具有合适的安全储备。在本项目结构设计中，即使刚重比均大于2.7，在结构内力和变形计算中仍然考虑重力二阶效应的不利影响，以确保结构安全可靠。
楼层刚度比
一般楼层与相邻上部楼层侧向刚度比为102%~132%，满足规范[2]不小于90%要求。地上一层层高大于相邻上部楼层层高1.5倍，其侧向刚度比为124%~131%，满足规范[2]不小于110%的要求。综合考虑各种因素，视地上一层为薄弱层，对地震剪力进行放大调整。
4.5弹性时程分析
采用两组天然地震波加一组人工模拟地震波进行对比分析。在3组时程曲线主方向作用下的基底剪力均处于反应谱基的65%~135%之间，平均值均处于反应谱的80%~120%之间，满足规范要求。具体小震时程与反应谱基底剪力比较结果如表2及表3。
表21#楼小震时程与反应谱基底剪力
表36#楼小震时程与反应谱基底剪力
抗风抗震思路
采用成熟结构体系，实施多道设防。
采用较成熟且已被多项工程成功采用的框架-核心筒抗侧力体系。
控制扭转效应
通过平面及竖向结构布局及协调，形成平面基本规则、均匀、左右对称的结构方案，降低质心與刚心的偏心。
控制侧向刚度的规则性
针对较大层高比（地上一层7.8m,二层3.4m）可能引起薄弱层，合理的布置墙、柱截面，尽量避免薄弱层的出现。采用规范推荐的多层刚度比计算方法复核，严格遵守转换层刚度比要求并对薄弱层设计地震剪力进行放大调整。严格控制楼层受剪承载力比的要求，避免与刚度突变同时发生。
运用两个不同的力学模型进行整体计算及动力时程进行补充分析；对关键（转换）构件进行中震性能分析验算；补充罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。
重点部位及构件合理选型
转换框架梁柱及框架柱作为主要承重及抗侧构件，采用钢骨混凝土高延性构件，提高结构整体安全标准及耗能水平，确保整体延性发挥。框支框架节点做法如图8.
图8 框支框架节点
抗连续倒塌概念设计
采用现浇混凝土及型钢混凝土组合材料，结构连接可靠，构造措施严格遵守现行规范要求，确保结构整体性。
结构构件性能满足抗风抗震要求，透过控制竖向构件轴压比及采用型钢混凝土组合构件保证结构具有适宜的延性，避免剪切破坏及节点先于构件破坏等脆性破坏。
采用合理的锚固连接构造，抗侧力构件设计考虑反向承载能力，型钢混凝土组合柱及转换梁有利于提供更佳的反向承载力，协助防止连续倒塌。
梁柱框架提供适宜的结构刚度及二道防线。
转换框架梁柱采用刚接，钢骨间连接形成可靠节点，转换结构具有整体多重传递重力荷载途径，如转换柱在极端情况下局部失效后，上部结构梁柱框架形成27层高的空间三维空腹桁架，支承于其余落地框支柱及核心筒之间；型钢混凝土组合框架柱提供可靠的抗拉及拉弯承载力，破坏范围不会沿水平和竖直方向发展。
钢筋混凝土结构梁柱采用刚接，梁板顶、底钢筋在支座处按受拉要求连续贯通
总结
恒禾七尚高层住宅采用成熟且已被多项工程成功采用的框架-核心筒抗侧力体系，满足结构抗震及抗风多道设防要求。
通过平面及竖向构件合并布局及协调，形成平面基本规则、均匀、左右对称的总体结构方案，尽量减低扭转效应的不利影响。
重点部位采取了严格的抗震构造措施。
整体结构计算融入了性能化设计思想，关键构件转换梁柱可满足中震弹性设计目标。
主要抗侧及承重构件采用钢骨混凝土高延性构件，提高整体安全标准及耗能水平，确保整体延性发挥。
综上所述，带框支转换的高层住宅采用框架-核心筒（剪力墙）多重抗侧力结构体系可行。结构设计采取一系列设计措施后，可满足相应设防标准下的抗震和抗风要求，总体设计可满足规范要求及结构安全性目标。
参 考 文 献
[1] JGJ3-2002 高层建筑混凝土结构计算规程.北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2] GB50011-2001 建筑抗震设计规范(2008年版).北京：中国建筑工业出版社，2008.
[3] GB50011-2010 建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2010.
[4] 超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点.建质[2010]109号.2010.
[5] 吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南. 2版.上海：同济大学出版社，2009.
作 者 简 介
梁荣南；男；1980年1月6日出生；本科学历；工作单位：恒禾置地（厦门）股份有限公司；职务：结构设计工程师；
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词]恒禾七尚；结构；单跨转换；巨型柱；不规则超限高层
[abstract] xiamen constant shocks is residential project contains seven 7 ministerial 28 layer high-rise residential and 24 a multilayer residence; This project in 2011 won the world manager selection of the magazine ten Asian sixth super a person of extraordinary powers curtilage. This paper mainly to the project of the high-rise residential structure system design inquiry. The high-rise residential project are 28 layer, height of about 100 m, the bottom layer structure layer with box which is 7.8 m; All takes two layers in the basement. There are two kinds of structure system, including with shear wall frame-the core tube system and framework-the core tube system. To cope with the first floor hall and overhead area space requirements, L2 layer transfer beam set, will be part of the upper structure of shear wall columns and the bottom of the giant column convert; Box for 12 to 13 a framework m single span arrangement. Combined with seismic code and the requirement of high rules, as in earthquake zones structure system irregular overrun senior project, the structural layout, material and component selection, performance-based design, collapse preventing analysis, the dynamic elastic-plastic time history analysis are embodied many characteristics and requirements.
[key words] through seven is grain; Structure; Single span transformation; Giant column; Irregular overrun the top
中圖分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
工程概况
恒禾七尚项目位于福建省厦门市五缘湾畔，是一个地上总建筑面积15万M2的高级住宅项目，其中包含7栋28层百米高层住宅与24栋多层住宅。本项目由恒禾置地（厦门）股份有限公司开发建设。高层住宅平面均为长方形，具有大面宽小进深的特点，建成后业主可最大范围的欣赏五缘湾海景。本文选取具代表性的1#楼（带剪力墙的框架-核心筒体系）及6#楼（框架-核心筒体系）进行结构设计探究。1#楼平面尺寸约51mx15m, 6#楼平面尺寸约37mx14m，底层短边均设4榀框支框架。
图1项目整体效果图
设计难点
1#楼主体高度为99.2m，首层结构宽度为15m，高宽比约为6.6；6#楼主体高度为99.2m，首层结构宽度为14m，高宽比约为7.1，超过7度区规范[1]对A级高度建筑高宽比限值6的要求，此体型的高层建筑受地震和风荷载引起的水平荷载的影响较大，而本工程由于处于沿海第一线，风荷载地面粗糙度取A类，百年一遇基本风压取0.95KN/m2。另外1#、6#楼底层结构层高均为7.8m，每栋楼底层各设4榀单跨框支框架以转换2层以上部分剪力墙及框架柱，因此造成竖向构件不连续，1#单跨框支框架跨度约13m，6#楼单跨框支框架跨度约12m。由于厦门处于地震高烈度区（7度0.15g）,其地震效应较大，根据规范要求，框支层及底部加强区范围必须采取严格的控制标准，因此结构设计面临着比较严峻的计算要求和条件。
结构体系布置与构件设计
平面布置
结构平面布置均呈长方形，转换层及标准层示意图见图2~5。
图21#楼转换层
图31#楼标准层
图46#楼转换层
图56#楼典型楼层
核心筒
核心筒由承台延伸至顶层贯通全高，布置于大楼中间靠后位置，最大限度的获得五缘湾畔的景观资源。底层及以下部分核心筒外圈剪力墙厚度600厚，二层及以上渐变至500mm、400mm厚。底部加强区取至转换层以上3层，底部加强区混凝土采用C50,在保证一定延性的前提下，提高构件抗压、抗剪承载力，并有效降低结构自重及地震力，其他楼层采用C40及C35；核心筒内采用150mm厚单向钢筋砼楼板。核心筒平面示意见图6.
图6核心筒平面图
带剪力墙框架（1#楼）
配合建筑布局及景观要求，框架柱设于建筑前端，与框架梁相连形成框架体系，与适当加宽的外框边梁连接形成封闭圈，增强建筑抗扭性能。配置型钢的混凝土柱增强框架的的延性及轴向刚度，并能有效的减小柱截面以提高空间使用率，节省建筑材料及资源，减轻结构地震力。剪力墙设于建筑后端，与前端框架柱通过框架梁连接，大楼左右两端设落地剪力墙，利用力矩有效控制扭转，框架及剪力墙两者协同工作抵抗水平荷载。
梁柱框架（6#楼）
框架柱布置均匀分布，基本对称，与框架梁连接构成框架体系。适当加宽的外框边梁连接形成封闭圈，增强建筑抗扭性能。配置型钢的混凝土柱增强框架的的延性及轴向刚度，并能有效的减小柱截面以提高空间使用率，节省建筑材料及资源，减轻结构地震力。为了不破坏交错布置与建筑角部的复式单位双层通透空间景观，该部位要求设计单位不设框架梁拉结，此越层柱均采用型钢混凝土柱，含型钢率>5%，提高其延性及轴向刚度，同时确保承载力及稳定性。
地上一层转换
配合首层大堂空间要求及建筑布置，L2层设转换层，将上部结构的部分剪力墙和框架柱转换成底层的巨型型钢混凝土柱。适当增大底层型钢混凝土框支柱截面至1.5m~1.6m,以及型钢含量至>6%，并增加底层落地剪力墙及核心筒外围剪力墙厚度至600mm。
3.6楼板
采用现浇混凝土双向楼板，因本项目市场定位较高，为保证今后装饰效果，公司要求楼层尽可能不设次梁，因此楼板跨度6~8米，板厚取180~250mm厚。
结构整体分析结果
计算模型
采用PKPM(SATWE)程序进行整体结构计算，ETABS程序进行校核，从周期、层间位移角和位移比等验算是否满足现行规范要求；从相邻层侧向刚度比方面验证结构侧向刚度分布均匀程度。计算模型考虑竖向工况（自重、附加恒荷载及活荷载）、水平工况（地震及风荷载）、重力二阶效应；因地下室邻近海，模型嵌固端设于地下室底板。结构模型示意图见图7。
图7结构模型示意图
两种程序周期、水平荷载、层间位移角结果比对
两种程序计算结果对比如表1，从表中可以看出，两种程序主要参数结果基本吻合。
表1PKPM和ETABS计算结果比对
整体稳定与刚重比
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）[1] 高层住宅结构整体稳定性应符合刚重比要求。经计算，1#、6#楼刚比均大于6，符合规范不小于1.4的要求，结构稳定具有合适的安全储备。在本项目结构设计中，即使刚重比均大于2.7，在结构内力和变形计算中仍然考虑重力二阶效应的不利影响，以确保结构安全可靠。
楼层刚度比
一般楼层与相邻上部楼层侧向刚度比为102%~132%，满足规范[2]不小于90%要求。地上一层层高大于相邻上部楼层层高1.5倍，其侧向刚度比为124%~131%，满足规范[2]不小于110%的要求。综合考虑各种因素，视地上一层为薄弱层，对地震剪力进行放大调整。
4.5弹性时程分析
采用两组天然地震波加一组人工模拟地震波进行对比分析。在3组时程曲线主方向作用下的基底剪力均处于反应谱基的65%~135%之间，平均值均处于反应谱的80%~120%之间，满足规范要求。具体小震时程与反应谱基底剪力比较结果如表2及表3。
表21#楼小震时程与反应谱基底剪力
表36#楼小震时程与反应谱基底剪力
抗风抗震思路
采用成熟结构体系，实施多道设防。
采用较成熟且已被多项工程成功采用的框架-核心筒抗侧力体系。
控制扭转效应
通过平面及竖向结构布局及协调，形成平面基本规则、均匀、左右对称的结构方案，降低质心與刚心的偏心。
控制侧向刚度的规则性
针对较大层高比（地上一层7.8m,二层3.4m）可能引起薄弱层，合理的布置墙、柱截面，尽量避免薄弱层的出现。采用规范推荐的多层刚度比计算方法复核，严格遵守转换层刚度比要求并对薄弱层设计地震剪力进行放大调整。严格控制楼层受剪承载力比的要求，避免与刚度突变同时发生。
运用两个不同的力学模型进行整体计算及动力时程进行补充分析；对关键（转换）构件进行中震性能分析验算；补充罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。
重点部位及构件合理选型
转换框架梁柱及框架柱作为主要承重及抗侧构件，采用钢骨混凝土高延性构件，提高结构整体安全标准及耗能水平，确保整体延性发挥。框支框架节点做法如图8.
图8 框支框架节点
抗连续倒塌概念设计
采用现浇混凝土及型钢混凝土组合材料，结构连接可靠，构造措施严格遵守现行规范要求，确保结构整体性。
结构构件性能满足抗风抗震要求，透过控制竖向构件轴压比及采用型钢混凝土组合构件保证结构具有适宜的延性，避免剪切破坏及节点先于构件破坏等脆性破坏。
采用合理的锚固连接构造，抗侧力构件设计考虑反向承载能力，型钢混凝土组合柱及转换梁有利于提供更佳的反向承载力，协助防止连续倒塌。
梁柱框架提供适宜的结构刚度及二道防线。
转换框架梁柱采用刚接，钢骨间连接形成可靠节点，转换结构具有整体多重传递重力荷载途径，如转换柱在极端情况下局部失效后，上部结构梁柱框架形成27层高的空间三维空腹桁架，支承于其余落地框支柱及核心筒之间；型钢混凝土组合框架柱提供可靠的抗拉及拉弯承载力，破坏范围不会沿水平和竖直方向发展。
钢筋混凝土结构梁柱采用刚接，梁板顶、底钢筋在支座处按受拉要求连续贯通
总结
恒禾七尚高层住宅采用成熟且已被多项工程成功采用的框架-核心筒抗侧力体系，满足结构抗震及抗风多道设防要求。
通过平面及竖向构件合并布局及协调，形成平面基本规则、均匀、左右对称的总体结构方案，尽量减低扭转效应的不利影响。
重点部位采取了严格的抗震构造措施。
整体结构计算融入了性能化设计思想，关键构件转换梁柱可满足中震弹性设计目标。
主要抗侧及承重构件采用钢骨混凝土高延性构件，提高整体安全标准及耗能水平，确保整体延性发挥。
综上所述，带框支转换的高层住宅采用框架-核心筒（剪力墙）多重抗侧力结构体系可行。结构设计采取一系列设计措施后，可满足相应设防标准下的抗震和抗风要求，总体设计可满足规范要求及结构安全性目标。
参 考 文 献
[1] JGJ3-2002 高层建筑混凝土结构计算规程.北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2] GB50011-2001 建筑抗震设计规范(2008年版).北京：中国建筑工业出版社，2008.
[3] GB50011-2010 建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2010.
[4] 超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点.建质[2010]109号.2010.
[5] 吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南. 2版.上海：同济大学出版社，2009.
作 者 简 介
梁荣南；男；1980年1月6日出生；本科学历；工作单位：恒禾置地（厦门）股份有限公司；职务：结构设计工程师；
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。