1 工程概況

寧波中銀大廈項目位于浙江省寧波市，為綜合性辦公建筑。項目由 49 層辦公塔樓、4 層商業裙樓、連接塔樓與裙房的鋼結構雨篷及 3 層地下停車庫組成。塔樓結構頂標高為 246. 000m; 裙房大屋面標高約為 24. 000m?？偨ㄖ娣e約 14. 5 萬 m2，其中塔樓地上建筑面積約 10. 7 萬 m2，地下建筑面積約 3. 8 萬 m2。建筑效果如圖 1 所示。

2 結構體系

塔樓采用鋼管混凝土柱 + 樓面鋼梁框架-鋼筋混凝土筒體的混合結構體系。塔樓核心筒 19 層以下外核心筒為圓形; 19 層以上經過轉換部分外圍圓形墻體收掉，變為帶切角的正方形小筒體; 外圍框架柱為鋼管混凝土柱。整個塔樓平面從下到上逐漸繞中心扭轉，形成一個扭轉型的建筑外形。裙房采用鋼筋混凝土框架結構體系。裙房建筑在 4 層為大空間多功能廳，為實現建筑師對多功能廳大空間的需要，該處屋面采用了一系列約 26m 跨度的后張法預應力混凝土大梁。裙房與塔樓通過一體式鋼結構連廊雨篷連接。為避免雨篷將塔樓和裙房在結構上連成整體，造成兩者變形相互牽制及形成復雜受力結構體系，雨篷在塔樓側設置鉸接支座，在裙樓處設置滑動支座，進而使雨篷兩側的塔樓和裙房形成獨立的結構單元。

3 地基基礎設計

綜合場地工程地質條件和建筑特點，主樓選擇⑩層礫砂作為樁端持力層的超長樁方案，采用大直徑鉆孔灌注樁基礎，樁徑為 1 000mm，為滿足單樁承載力要求，樁端進入⑩層礫砂一定深度才能達到設計承載力要求。由于樁長較長，持力層為圓礫、卵石，施工難度較大，為節約基礎投資，提高單樁承載力，對樁端土\\( ⑩層礫砂\\) 采用后注漿處理，經壓力注漿處理后的單樁承載力可提高 20%以上。單樁豎向承載力特征值為7 991kN，采用后注漿工藝后，單樁豎向承載力特征值為9 500kN。樁身混凝土強度等級為 C45，水下混凝土比原設計強度提高兩級\\( 即 C55\\) 。

裙樓及純地下室部分布置常規的鉆孔灌注樁，經過比較，采用 \ue788600mm 鉆孔灌注樁，樁長 52. 0m左右，持力層為⑧粉砂層。樁最大抗拔承載力特征值按 1 300kN 考慮。對于主樓范圍以外地下室部分，建筑物荷載較小，基坑開挖深度大，場地地下水位埋深 0. 0 ～1. 2m，浮力較大，為滿足地下室抗浮、基坑圍護等設計要求，設置抗浮樁。根據建筑物荷載要求以及對單樁抗拔承載力的估算，樁端持力層選擇⑧粉砂層，采用鉆孔灌注樁，抗浮設計水位取室外地坪下 0. 5m。

4 地下結構設計

本工程地下室 3 層，塔樓地下室核心筒剪力墻布置同地上結構，核心筒兩側增設部分剪力墻，增加塔樓地下室抗側剛度，對上部的抗側力結構起到很好的嵌固作用; 分散核心筒荷載，有利于樁基布置和減小底板厚度。地下室除塔樓區域內部分框架柱采用鋼管混凝土柱外，其他區域均采用現澆鋼筋混凝土框架和剪力墻結構。樓面均采用現澆鋼筋混凝土梁板結構，既可以起到作為地下室外墻支點有效傳遞建筑物四周水土壓力的作用，又可以加強地下室的整體性。

由于地下室長、寬分別為 240m 和 178m，均大大超過《混凝土結構設計規范》GB50010—2010 要求的鋼筋混凝土結構伸縮縫最大間距。結合結構實際情況，對該超長地下室結構進行了溫度變化、混凝土收縮和徐變共同作用下的溫度收縮效應分析，根據分析結果對首層進行了重點加強。另外，為了減少施工期間的溫度應力和混凝土收縮應力，結合沉降后澆帶在長、寬方向構造設置施工后澆帶。

5 塔樓結構設計

塔樓上部結構均采用鋼管混凝土柱 + 鋼梁框架-混凝土核心筒的混合結構體系。為使核心筒具有足夠的承載力和延性，在核心筒角部設置上下貫通的型鋼?？蚣苤捎脠A形鋼管混凝土柱，框架梁采用焊接 H 型鋼，與框架柱均采用剛接，以滿足外圍框架作為第 2 道抗震防線的要求\\( 見圖 2\\) 。

5. 1 設計特點及關鍵問題

1\\) 沿徑向傾斜的框架柱

基于塔樓的外觀采用了沿高度方向扭轉盤旋形的建筑造型，結構設計利用沿徑向傾斜的外圍框架柱實現了該建筑造型，避免了使用對結構較為不利的扭轉型斜柱。外圍框架柱選用了鋼管混凝土柱，柱距約為 4m，從而組成具有較強剛度和整體性的外框筒。

2\\) Y 形鋼管混凝土柱轉換

底層大堂柱距擴大為約 7m，滿足了大堂入口及其他建筑功能和外觀要求。底層柱網與上部柱網采用 Y 形柱轉換來實現上、下柱對接，并通過合理的詳圖構造和計算分析保證了力傳遞的直接性和有效性\\( 見圖 3\\) 。

3\\) 核心筒轉換塊

塔樓混凝土核心筒外輪廓在低區為圓形，中高區為八角形，圓形與八角形的交界處使用了混凝土轉換塊體來完成筒體的轉換\\( 見圖 4\\) 。在混凝土轉換塊中設置了型鋼柱、型鋼梁和鋼支撐來承擔和傳遞上、下筒體間的應力。對轉換塊體進行有限元分析，并利用分析結果確定了合理的配筋和構造。

5. 2 塔樓結構計算分析

塔樓結構存在結構高度超限以及豎向規則性超限，屬于超限高層，需進行超限高層建筑抗震設防專項審查。塔樓結構分別采用 ETABS 和 SATWE兩種不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體計算。采用彈性方法計算結構荷載和多遇地震作用下內力和位移，考慮 P-Δ 效應，并采用彈性時程分析法進行補充驗算。

1\\) 框架承擔的地震剪力比 x 向和 y 向地震作用下框架承擔的剪力比如圖 5 所示。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3—2010 第 11. 1. 5 條，各層框架應該能夠承擔基底總剪力 V0的 25% 和框架承擔的最大剪力 Vfmax的 1. 8 倍中的較小值。25％V0為 2 767kN，1. 8 倍 Vfmax為 5 331kN?？梢钥吹?，x方向框架剪力將需要放大到 1. 8 倍框架剪力最大值。對于不滿足上述條件的樓層，其框架構件的地震剪力以及地震彎矩都將乘以相應的放大系數。

2\\) 樓層側向剛度 樓層的側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的 70% 或其上相鄰 3 層側向剛度平均值的 80%。樓層的側向剛度可取為該層剪力和該層層間位移的比值。在避難層及 2 層挑空位置，由于樓板缺失，2 層合并為 1 層計算側向剛度。x，y 方向的樓層側向剛度比如圖 6 所示。

3\\) 樓層抗剪承載力 樓層抗剪承載力比值如圖 7 所示?？梢钥吹?，在有墻體轉換塊的樓層，由于轉換塊的存在，使得該層以下樓層水平抗剪承載力與本層相比 ＜0. 8，因此其抗剪承載力有一個較大變化，結構存在薄弱層。但是通過對塊體截面的調整及在塊體內設置型鋼，可以控制該比值 ＞ 0. 75。設計時將對薄弱層水平地震力放大 1. 15 倍，并控制塊體塑性鉸開展。

4\\) 彈性時程分析 彈性時程分析與振型分解反應譜得到的基底剪力比較如圖 8 所示。

由以上時程分析結果可以看出，所有時程分析的基底剪力都不小于反應譜分析基底剪力的 65%，而且平均值不小于反應譜基底剪力的 80%，進而表明選擇的時程記錄滿足抗震規范要求。但塔樓頂部樓層的樓層剪力在動力時程分析中的最大值約為振型分解反應譜法相應值的 1. 05 倍，可近似將振型分解反應譜法的設計內力等乘以 1. 05 的放大系數用于設計。

5\\) 筒體轉換塊分析 在核心筒低區和高區轉換的位置，角部一片剪力墻進行了轉換，轉換結構是一個大的混凝土實心塊，位于 19 層和 20 層樓板之間。為分析內墻與外墻之間的豎向荷載傳遞、混凝土轉換體下面墻的應力和混凝土轉換體的應力，采用 Strand 7 建立了轉換結構的模型。單元劃分采用殼單元、梁單元、八點立方形或六點楔形單元來模擬墻、梁和混凝土轉換體。有限元模型僅對轉換區的上、下部分進行模擬，并包含了埋入混凝土轉換體的鋼截面及 1%的墻體配筋率。

分析結果顯示，轉換塊下部外墻及正下方墻最大壓應力分別是 20，10MPa，低于最大允許壓應力27. 5MPa。轉換體中最大壓應力是 6 ～ 8MPa 和最大拉應力大部分低于 2MPa，壓應力低于最大允許壓應力 27. 5MPa。但局部拉應力超過混凝土的抗拉強度的區域。不過考慮混凝土轉換體會利用最高 1%的配筋率后，實際的抗拉強度為 4MPa，高于分析得到的最大拉應力。

5. 3 塔樓結構抗震設計加強措施

1\\) 根據彈塑性分析結果，底部加強部位的剪力墻和剪力墻約束邊緣構件應加強配筋。

2\\) 控制鋼管混凝土柱的軸壓比在 0. 6 以內，使鋼管混凝土柱具有較好的延性; 提高核心筒剪力墻的抗彎性能和延性，使核心筒具有一定的塑性變形能力，在地震作用下起到耗散地震能量的作用。在底部加強部位外圍核心筒剪力墻與內部剪力墻交界處及筒體剪力墻角部等關鍵部位沿全高設置型鋼。

3\\) 根據筒體轉換塊分析結果，將其配筋率提高到 1%。

4\\) 部分樓層由于樓板缺失較多，導致結構連接較弱及柱局部內力突變。計算時考慮樓板設為彈性板，以考慮真實的樓板剛度對內力分析和截面設計的影響，加厚樓板并增加配筋，并加強周邊的鋼梁截面以及連接鋼梁與混凝土組合樓板的栓釘，并控制塔樓結構避難層大開洞樓板在多遇地震作用下小于混凝土抗拉強度的標準值，基本烈度下板內鋼筋不屈服。

6 結語

本工程所包含結構類型及專項設計較多，且設計復雜，給結構設計帶來諸多困難。例如，地下室超長、塔樓扭轉型造型、核心筒轉換及大型鋼結構雨篷等，均為結構設計的關鍵問題。在設計方努力及其他各方協助下，攻克了各個結構設計難點，使之得到順利合理解決。目前，本工程較預期已提前結構封頂，將成為寧波東部新城的新地標。

參考文獻:

［1］ 寧波東部新城 A2-22#地塊超高層建筑工程抗震設防專項審查報告［Ｒ］． 上海建筑設計研究院有限公司，2011．

［2］ 中國建筑科學研究院． JGJ3—2010 高層建筑混凝土結構技術規程［S］． 北京: 中國建筑工業出版社，2010．

［3］ 中國建筑科學研究院． GB50010—2010 混凝土結構設計規范［S］． 北京: 中國建筑工業出版社，2010．