天津国际金融会议酒店多层大跨度设计--范重

各位同行、各位专家大家下午好，刚才听了前面的报告非常受启发，特别是聂建国的报告我也不是第一次听，每次听都有新的感受。我觉得我们的交流主要是同行之间的，不是谁比谁高明很多，主要是互相学习的过程。因为今天我看安排的内容只有一个设计单位的交流，所以我也希望通过我们的这个工程，我们想得到大家的指正，有一些想法也不一定对。这个工程是我们分七个部分来看，主要是看工程的一些建筑结构的情况，重点要向大家汇报钢板剪力墙在这个结构里面的应用，包括钢板剪力墙目前国内外研究的现状，多层的钢板剪力墙，特别是开洞的钢板剪力墙，这个工程是在天津滨海新区，总建筑面积是19万平方米，刚才聂建国老师也谈到了，这里面也用到了抗拔不抗剪。建筑的创意是美国SOM公司一个建筑的创意，因为从建筑的平面可以看出来，面对海河是天津的核心，高度并不高，只有60米，但是后面的这些地块全部是超过它的，最高的四五百米。这个有点像香港的金融中心。

    它的工程是酒店、大型的会议，奢华的公寓，这个工程非常特殊，因为地块比较小，所以在这栋房子里面要把会展、会议、居住的高档酒店融为一体就出现很多问题，主要是一些像公共区域，高大空间的需求，客房布置矛盾。这是建筑的平面，地下有两层，实际上三层，底下是比较规矩的平面。它的底盘是225很长，这个方向也是100多米。比较特殊的从这边有一个下沉的广场，下沉的空间。就是这个，它从建筑创意上来讲有比较新的地方，就是把会展空间搁在地下了，一般会展中心都是地上。我们这个是12米，大的会展空间需要人疏散，也是很高的要求。所以在下面有一个室外的房间，我们要办室外的广场，人直接疏散出来。这个在各方面都比较特殊，这是特殊的消防设计。因为地块很小，上万平米的展示空间给各个专业都带来很多困难，这个是夹层。这个夹层是有一些设备接的，这个可以办很多重要的展览和公众的活动，地上的部分主要的特点是周边有一点像马蹄型，这边是客房，这边是五星酒店。这边是宴会厅，10层以下的部分这两个楼是分开的，结构没有过多的联系，像两个塔。在4层可以看出来这是一个宴会厅，宴会厅上面和下面都是比较大的一些空间。这是宴会厅的上面。

    所以这是九层，九层已经是10层的下边，也是用垳架把两个相对独立的楼连起来。从平面布置来讲，在每一个塔楼的核心的部分，设置了四个筒体，我们是安排电梯、滚梯的。这种大跨的结构，跨度是比较大的，这是45米，这是36米。所以内部形成多个大的空间，在连接的部分形成两个大的空间。所以这类的建筑在目前我们见到的工程建筑立面，包括一些其他建筑都不常见。这个顶也比较特殊，这个顶有点像无穷大，两个顶都是巨大的空洞，所以可以形成网球场，露天的网球场和室内的游泳馆，这个还是可以打开的。这个结构应该是比较特殊，特殊有很多方面，我们觉得最特殊的还是在建筑的空间，不我们采用钢板剪力墙的筒体，加上垳架。可以看出来这个是我们比较典型的抛面，整个问题的复杂度也可以反映。在每个楼都有大空间，客房这些房间也是向外倾斜的，倾斜的角度也达到了12度左右。是一个比较外倾的。在我们设计的时候，还要考虑楼板收拉。这两个结构是在10层还有9层的楼板中连起来的，总的长度很大，为了形成这么一个结构。其实，采用了类似于桥梁的这种技术，这个筒体像桥墩，这个垳架像桥的垳架，中间还是普通的框架结构，这是结构上的一个特点。我们从设计上也做了很多工作，这个结构应该说还是一个比较特殊的结构，也比较重要。我们在考虑我们结构设计参数的时候，能够给予高度的重视，包括分类。

    这个结构有很多特点，我们在这里用到了钢板剪力墙，这个作为筒体的侧壁，基本的组成又边框度，这个是钢管混凝土，还有内嵌的钢板，这个方面我们在两年前做了设计，当时很多老师在这方面做了大量的研究工作，这个工程我们也做了试验。它比较特殊的地方就是在钢板墙里面，由于筒体比较小，人要进去，墙板上一定要开洞，在这里面我们就会遇到开洞，巨型大洞，我们围绕这个做了一些分析，想了一些办法。这个结构比较特殊，比较复杂，高度不高，比较复杂。这是首层，我们稍微讲一下，这有一个下沉广场，筒的压力是不均衡的，这边是下沉广场，这个筒是压在核心墙上的。怎么抵抗，有很多办法，其中就是水平的连桥，还有横向放梁，把力传到两端。在楼层这边，由于楼板有一个环向的压力，我们也考虑向下的支撑。这是六层，这是8层、9层。10层才把这两个连接起来，所以这个板又是一个连体结构。当然这个结构木墙设计非常特殊，一个60米高的直接从地下一层到很高的木墙，设计也是由设计院完成的，目前设计公司做不了，说我没有这个能力。这是12层，又分开了。屋顶结构我们是采用平面框架体系，因为这个洞如果采用空间医学构建，这个洞不好实现，洞的尺寸也有40多米很大的洞口。所以，看到这些是上下弦的支撑体系。这个结构里面干什么呢？这里面就是一些工程，比如说管理部门自己办公的地方，在这里面都是有作用的，但是都是辅助的，高大的空间多在这里面。在地下一层是会展，对净高要求比较高，但是先期在主题设计以前就打好了，所以如果想增加设计很困难。我们的垳架由两部分组成，这个是不得已，为什么呢？本来我们想把净高进一步增加，再往下挖不行。我们国家开工都有一个形象工程，这个时候我们把一部分垳架露出来，吊顶在垳架的中弦也很好看，变通了一下。

    这个大量的人流在走，包括一些设备，一般的像轻型结构是不行的。我们把垳架尽量伸到这个里面，形成一个整体性强的抗震性能好的综合体系。这是一个。看看我们的布置，有很多细节，比如说在这个地方，布置的很特殊，这个主要是由于消防的原因，这设计一个建筑能动，我们就把网格异化了。我们做了很多计算，这个结构应该说还是相对钢构比较好的，这个结构我们控制它的位置可以参考钢结构、钢管混凝土，但是实际上刚度是非常好的，刚度小这个工程有问题。

    当然这个结构也做了两个软件的对比，对于屋盖结构进行了整体和局部的计算。我们知道对于复杂的空间结构来讲，构建优化是要在小模型里面，在大模型里面验算，这个是一个优化模型。由于时间关系分析我看就不讲了。在座的同行都很熟悉了，我们特殊的一些分析就是针对我们的问题，比如说土压力是不平衡的，我们在侧向土压力上验算楼盘的安全性，这个是考虑它的强度。这个一般情况下我们是构造满足的，这个工程是要验算的。所以在地基这个区域，有很多特殊的地方，我最后给大家看看图片，这个都是内支撑的，还有一些楼盘的舒适性。虽然结构的频率都还是比较常见的，结构的频率是2.3，但是加速度还是可以的，我们会进一步监测，其实现竖向自振率是应用得比较高的。

    钢板剪力墙，这个我就略过概况。我们采用了竖向加劲肋。这个钢板比较厚，这些都要通过自己的计算来确定。钢板剪力墙里面有一套系列的理论在国外，特别是美国和加拿大产业化，这些都可以作为我们的参考，我们做了很多的分析，分析竖向加劲肋的概况。加一个就分成两个了，加得越多分得越多。而且变形的方向改变了，加得多了以后有像压缩了。不是加劲肋越多越好，最后结论板四类比跟状态有关系，受压，受剪是不一样的。这都是做了大量的研究，比如说受压，这个你看加劲肋的影响多大。

    像这类的情况，加劲肋多了以后是钢板厚度控制，不是加劲肋控制。这个过程是贯穿加劲肋，加劲肋和板一块变形了，这个时候就是加劲肋太弱了，所以找一个中间状态，加劲肋对变形又有因素，又不是过强，这个是我们寻求的一个状态，做的很多分析和研究。

    当然这里面有一个条件的影响，分析下来的结论，由于我们竖向承压能力主要靠边框柱，所以影响有限。当然一般情况下，我们对于钢板剪力墙，特别是国外大家都倾向于用拉力场，这种模型我们觉得不是都适合使用，加劲肋的间距对性能的影响我们也做了研究，轴压比的影响，我们也测算了。受多大压力是可以忍受的，做分析。结果我们分析下来，这个是0.4的受压比，这个是分析结果。因为我们不可能到最后装修都进行完了再把钢板装钉，另外我们提出一些简化的模型。这个是有效板宽度，差不多算下来是组合断面，这个和有限元可以比较，还有一定的说服力。这个参数的变化是比较一致的。

    刚才说的斜拉杆的分析，这种模型跟我们的模型是比较吻合的。包括一些构造的，最后我们觉得合适的加劲肋间距还是80倍的肋距和板距比较合适，我们觉得用低强度的钢材比较好。强边框，弱板件，刚才是内潜钢板，后面是针对钢板墙，开洞墙做了试验，这个做了三个试验，这个是照片。总体来说这个结构钢板剪力墙的位移也非常好，但是也发现了一些问题，我们针对这些问题进行了优化，进行了一些优化。比如说增加了边框侧向的刚度，如果边框梁不够强的话，跨层了，整个事件讲就闪出去了。我想给大家看看最后工程的照片，这个地下室是19米左右，这种支撑更换比较麻烦，我们高管柱基本上到了地下二层了，这是楼层。这个位置就在桥边，如果大家有机会去的话，可以关注一下。这个是从周边的有一些建筑往下照的，目前已经盖到12层了，由于时间关系，我们把工作简要的内容做一个汇报，因为钢板剪力墙主要是由高校的一些老师研究它的设计方法和理论模型，我们作为设计单位有很多东西需要研究和探讨，希望大家给我们批评指正，谢谢大家。