高层酒店结构设计和分析
【摘要】本文介绍了150米高的广州香格里拉酒店的结构设计和计算分析。
酒店采用嵌岩桩，体系为现浇混凝土框剪结构，局部预应力混凝土结构。
对该工程结构的特点进行了阐述，介绍了其抗震超限设计的主要措施。
【关键词】酒店设计；岩溶地区；复杂高层；跨层柱；框架剪力比例；抗震措施
Abstract: Introduction on structural design and analysis of the 150-meter-high Guangzhou Shangri-La Hotel.The rock-socketed piles and frame-shear wall structure system and local prestressed concrete structures is adopted. Structural characteristics of the project were expatiated, and seismic measures for this structure that is beyond the scope of Chinese code were introduced.
Keywords: hotel design, karst area, complicated high-rise building, multi-span column, frame shear ratio, seismic measures.
1、基本情况
广州琶洲香格里拉酒店项目位于广州市海珠区，广州国际会议展览中心东侧，在建的黄洲大桥西侧，北临珠江，南靠新港东路，长约240米，宽约200米。
整个项目包括一座37层的酒店(塔楼高32层，裙楼5层)和宴会大厅，以及2层地下车库。
塔楼主体部分、裙楼和宴会厅之间设抗震缝分开。
建筑物总高度为150米，总平面尺寸为195米×122米。
其中塔楼部分（转换层以上）平面尺寸为72米×18米，裙楼部分平面尺寸110米×45米，宴会大厅平面尺寸65米×53米。
2、抗震设防标准
1）抗震设防烈度：7度。
2）本工程属丙类建筑，按本地区设防烈度采取抗震措施。
3、勘察报告基本数据
建筑场地类别：Ⅱ类。
土层等效剪切波速为168.4m/s-173.8m/s,场地覆盖层厚度约13.5m-17.4m，砂土液化等级综合评定为严重，属于抗震不利地段。
持力层名称：微风化岩层，埋深约10.90m-23.70m，地基承载力特征值fak=4500KPa，岩石天然湿度下单轴抗压强度的标准值fr=13.5Mpa。
4、基础设计概况
主楼桩型为冲孔/钻孔灌注桩，桩端埋深约15-20m。
裙楼桩型为冲孔灌注桩，桩端埋深约18-31m。
本工程基础埋深约为7.5-11m,地下室底板为双板结构,500mm厚的底板和150mm厚的C20混凝土板,地下室顶板厚180mm，可作为上部结构的嵌固部位。
桩端持力层为微风化岩层，基础整体性好，并且与上部结构有可靠连接，保证了结构整体具备了良好的抗震性能。
主楼桩承台高度为3.5m，裙楼桩承台高度为1m和1.5m，除主楼外，均为单柱单桩。
裙房单桩承载力特征值:10150 KN(D=1.20m,桩端嵌入微风化岩为 2.0m和5.0m)。
主楼单桩承载力特征值:34950 KN(D=2.0m,扩大头尺寸D0=3.0m)
42300 KN(D=2.2m,扩大头尺寸D0=3.3m)
56100 KN(D=2.5m,扩大头尺寸D0=3.8m)
(桩端均嵌入微风化岩为0.5m)
5、建筑结构布置和选型
1) 主楼高度（±0.00以上）140.7m，地面以上结构层为38层，其中出屋面一层，高度为4.7m。
2) 裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上结构层为4层。
3) 塔楼主体部分、裙楼和宴会厅之间设两道110mm宽抗震缝分开。
建筑物总高度为136.0m，总平面尺寸为195m×122m。
其中塔楼部分（转换层以上）平面尺寸为72米×18米，长宽比L/B＝4<【6】，高宽比H/B＝6.0<【7】；裙楼部分平面尺寸110m×45m，长宽比L/B=2.4，高宽比H/B=0.5；宴会大厅平面尺寸65m×53m，长宽比L/B＝1.2，高宽比H/B=0.3。
4) 塔楼质心有微小的向上偏心（以底端为原点）。
5) 结构形式简单、平面形状规则、布置均匀；结构层第5层为转换层，竖向构件布置不连续。
6) 本工程为现浇钢筋混凝土结构，楼盖整体性好。
7) 结构类型：框架-剪力墙结构，属于复杂类型。
8）抗震等级：本工程塔楼的框架和核心筒为一级抗震。
由于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，地下一层的抗震等级与上部结构相同。
其余部分裙楼及其地下一层与主楼相连，抗震等级不应低于主楼，为一级抗震。
9) 结构概况：
整个大楼的设计采用框架–剪力墙结构形式，分为两级结构，转换层以下布置了21根巨型框支柱，剪力墙及外围承重柱均落地直至基础，由剪力墙、外围的框架柱和框架梁形成第一级结构，承受水平力和竖向荷载，而楼面及次梁作为第二级结构，只承受竖向荷载并传递到第一级结构上。
6、结构分析主要结果
计算软件：PKPM系列结构分析软件SATWE
CSI公司房屋建筑结构分析与设计软件ETABS
广厦建筑结构GSNAP
楼层自由度为3（刚性楼板）
周期调整系数：0.8
主楼结构总重：2291152.81 KN (SATWE)
基底地震总剪力：32581 KN（X向）36421 KN（Y向）(SATWE)
扭转位移比：1.3
7) 转换层的上下刚度比：0.6027
8) 最大轴压比：n=0.85
9）最大层位移角为1/941，在17层（SATWE）
10)时程分析采用人工模拟的加速度时程曲线，选用了两组实测波和一组场
地人工波进行弹性动力时程分析。
弹性阶段的时程分析，构件内力，侧向位移小于采用振型分解反应谱法的构件内力和侧向位移。
其余计算结果如下表：
计算结果小结（与规范要求对比）：
在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。
墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》和《高规》的要求，转换层以上柱子轴压比小于[0.85]，框支柱轴压比小于[0.6]。
按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δµ/h =1/941满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.6.3条要求的1/800。
塔楼满足（JGJ3-2002）关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比最大值为0.729，不大于0.85的规定。
塔楼满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于复杂高层建筑各楼层的最大层间位移不应大于该楼层两端层间位移平均值的1.4倍的规定。