张景程
新疆维吾尔自治区建筑设计研究院新疆乌鲁木齐830002
摘要：新疆粮油大厦位于乌鲁木齐市高新区，由一栋超高层办公楼和商业裙房组成。主楼高度198.8m，为超过B级高度超限高层，采用混凝土框架-核心筒体系，为减小柱断面，25层以下柱内设型钢。主楼平面呈长矩形平面，Y向核心筒高宽比15.3，外框存在缺角。本文介绍结构方案的不断优化过程。
关键词：超限高层建筑、混凝土框架-核心筒、方案优化
1.工程概况
新疆粮油大厦位于新疆乌鲁木齐市高新区，基地位于株洲路西一巷路以南，文光路以西，毗邻创新广场。项目由一栋超高层写字楼多层商业裙房组成，总建筑面积145422.72m2，其中地上106029.30万m2，地下39393.41万m2，塔楼和商业裙房间采用防震缝分开。
超高层办公楼地下3层，地上40层，其中1-4层为商业裙房，10层、19层、29层为避难层，低区5～25层为loft办公，层高5.5m，高区26～40层为普通办公，层高4.2m；建筑总高度209.5m，结构高度为198.9m，其中裙房高度22.2m。标准层长59.7m、宽37.2m，低区和高区办公楼标准层结构布置如图1、2。
图1低区标准层布置图
图2高区标准层布置图
本工程抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为8度（0.2g），多遇地震影响系数αmax=0.16，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第二组，场地特征周期Tg=0.40s。
2.超限类别、程度，性能目标、位移控制目标及抗震性能设计方法
2.1超限类别、程度
高度超限：混凝土框架-核心筒，H=198.9m>100m高度超限
局部不规则：局部穿层柱超限
构件间断（含加强层）：19、29层为加强层（方案一、二有此项）
经判定本工程高度超限，平面规则方面无不规则，竖向规则方面有一（二）项一般不规则，本工程属超限高层。
2.2性能目标、位移控制目标
结合本工程超限情况，综合考虑场地条件、经济性、震后修复难易程度等因素后，本工程抗震性能目标选C级。各构件抗震性能目标详表1，位移控制目标详表2：
2.3结构性能设计方法
1）、多遇地震：采用YJK和Midas两种程序进行分析比较，并补充弹性动力时程分析，控制整体结构处于弹性状态，相关指标按规范要求控制，计算时考虑抗震等级的内力调整系数，荷载取设计值，材料强度取设计值。
2）、设防地震：采用YJK程序进行设防地震性能设计。选用性能目标3，定义关键构件、一般竖向构件、水平耗能构件属性后，软件自动按照性能水准3下按构件属性分类的正、斜截面的相关公式和规定执行。
3）、预估的罕遇地震：采用YJK程序进行大震不屈服设计。选用性能目标4，定义关键构件、一般竖向构件、水平耗能构件属性后，软件自动按照性能水准4下按构件属性分类的正、斜截面的相关公式和规定执行。采用YJK-EP进行动力时程分析，复核大震作用下弹塑性位移角。
3.结构方案的演化与对比
结构主要存在的问题：主楼平面呈长矩形平面，Y向核心筒高宽比15.3，外框存在缺角，Y向刚度小。Loft户型要求，中间框架不能与核心筒墙对齐，伸臂桁架只能在15、19轴设置。
3.1方案一：在Y向第19、29层（避难层）设置W型伸臂桁架，增加Y向刚度，13轴距核心筒较远，在其中间跨所有楼层设置V型支撑。加强层示意如图3。
图3加强层布置方案一
主要计算结果：
结构周期与振型
3.2方案二：根据高规3.11，本工程性能目标定为C，结合抗规附录M，考虑中震位移角限值取2被小震位移角。因缺角，避难层设置腰桁架效果不明显。调整模型，在方案一基础上，加大周边框架梁柱截面，在外框缺角处增设剪力墙，20轴增设支撑，提高外框刚度；增加内筒外围墙厚，提高内筒刚度。加强层示意如图4。经计算，中震位移角满足抗规附录M要求。
图4加强层布置方案二
主要计算结果：
结构周期与振型
总质量对比
3.3方案三：报送全国超限委员会评审，专家认为对中震位移角不做控制条件，满足高规对小震和大震位移角即可，认为缺角部位增加剪力墙能减少缺角的影响，对此作出肯定，建议通过试算，取消13、20轴支撑、取消伸臂桁架，减小因加强层带来的不利影响。结合建筑专业布置，结构方案布置如图5
图5加强层布置方案三
主要计算结果：
结构周期与振型
4.所做的其他工作
4.1小震弹性时程补充分析；
4.2中震性能化设计，中震墙、柱拉应力分析；
4.3穿层柱长短柱承载力分析；罕遇地震下楼板开大洞分析。
5.总结
本工程方案不断优化，从传统的超高层标配伸臂桁架，到伸臂桁架+支撑+缺角部位剪力墙，再到只保留缺角部位剪力墙，方案因选用性能标准而变化，但最终取消支撑和伸臂桁架，为业主带来更好使用环境的同时也避免薄弱层的出现，实现了经济效益与结构设计的统一。打破常规在非核心筒部位设置剪力墙，是设计的一种突破，体现“设计”之意义。
本工程仍存在一些不足，如自重偏大，钢筋混凝土梁钢筋与型钢混凝土柱中型钢连接施工难度大，解决剪力拉应力应尽量采用型钢少用钢板等问题，需进一步解决。