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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。
海宁高星级酒店结构设计摘要：海宁高星级酒店是海宁地区结构较复杂的超限高层，采用框架剪力墙结构体系和巨型转换梁、屋顶风车筒体的受力构件。
文中在结构的整体计算分析和中震不屈服分析后，详细介绍了巨型转换梁、结构布置、内力计算方法，以及在设计过程中所考虑的一些问题和节点处理的方法。
计算结果表明，通过提高结构的整体性和对构件的合理设计，结构的整体变形、周期比、位移比均满足规范要求，为类似工程的设计提供参考。
关键词：框架剪力墙结构；巨型转换梁；中震设计；屋顶风车筒体Structure Design a of the Haining high-star hotelWU XuegangTAI YingdeLUORiwang(AECOMGuangdong shenzhen518001 )Abstract: the Haining high-star hotel is a complex tall building beyond code limits, which adopted frame shear wall structure, immense transfer beam system and wall tube system supporting roof windmill. After introducing the special structure analysis and yield prediction of midium earthquake about the Haining high-star hotel, the following problems in design were further elaborated: transfer beam system, structural layout, calculation method of internal forces, the disposal method about node and other problem consideration in the design process. The calculation results show that under the condition of good structural integrity and rational design of members, the structural overall deformation, the seismic response period ratio and drift ratio are met under the code requirement, which provides reference to other similar design.Key word: frame shear wall structure; immense transfer beam; medium seismic design ; wall tube system supporting roof windmill1 工程概况海宁高星级酒店位于浙江省海宁市，东邻文苑路，西邻纵一路，南邻钱江路，北邻凯旋大道。
五星级酒店客房的建筑类设计细节一、客房结构柱网设计：1、客房柱网设计尺寸是：长9.9m×宽4.2m(轴线)，建筑层高做到3.9～4.2米，客房内装修后净高2.9—3.1m，长方形；面积最少不要小于36㎡，能增加到42㎡就更好，将卫生间的使用面积做到8㎡以上，以满足星级评定的硬件要求，同时提高舒服感；2、客房的整体结构最好设计成长方体型，专门多的酒店为追求建筑整体艺术成效而将酒店设计成弧形、圆形、椭圆等异型，客房也差不多是扇形平面，由此而带来以下的庞大弊端：①土建成本增加：土建时因为要制作弧形模板、加工带弧度钢筋而增加费用；②装修成本增加：装修时铺设地毯不得不使用边角料填补而造成日后因地毯洗涤缩水而显现的接缝处开裂、因卫生间内异型洗面台及过廊区地面异型的石材而带来增加的加工费用和施工难度、顶棚处弧形的阴角线条带来增加人工及材料费用；③增加监控成本，同时带来安全隐患：弧形建筑不可幸免地造成客房过道也成了弧形，如此，除了按常规在客房楼层的出入口处安装监控探头外，另外在楼层的中间位置还要增设2～3个监控探头，增加成本，在过道上行走也会显现“只闻其声不见其人”；3、建筑结构柱尽量不要设计在客房室内，否则，在减少了室内使用面积的同时还给室内设计与功能划分带来苦恼；二、客房在酒店功能区域布置中的位置：1、最好将客房考虑在主楼体的上部，餐饮、娱乐、休闲等功能区考虑放在裙楼部分，专门是易带来庞大振动源的夜总会、迪吧，必须与客房区域严格分离，不得放置在客房所处的主楼范畴内；如无法幸免，应做好相应的楼板、墙体的隔音处理；2、餐饮厨房的排烟管道的位置在设计时要考虑风向的关系，幸免油烟排出后飘向客房；3、从风水的角度讲，客房所在楼层中及屋顶最好不考虑放置游泳池；三、客房交通流线的考虑：1、电梯的位置：①客梯：应集中放置在楼梯的中间位置，减少客人到达最远处房间的距离②观光电梯：依照楼梯结构考虑放置在楼体的端侧；③职员电梯（兼货梯）：尽可能考虑放置在方便职员使用的位置，不与客人流线交叉，远离客梯；2、电梯的数量：①要紧承载客梯：电梯数量与客房总数之比为1：70；②观光电梯：千万不能作为要紧承载的客梯！在高层建筑的酒店中，必须要有足够的要紧承载封闭式客梯！观光电梯只能作为附加的客梯显现，数量也能够操纵在1～2部。
高层宾馆结构选型设计一、工程概况为适应城市发展的需要，拟在太原市区某地段内兴建规模为400间客房的高层宾馆一座。
总建筑面积为33000㎡，以适应旅游、商务、会议的需要。
该宾馆标准不低于三星级酒店标准，占地约15000㎡。
规划要求建筑退让东侧道路红线不得小于10米，退让南侧道路红线不得小于15米;建筑密度不大于，建筑容积率不大于3，绿地率不小于;做好场地的环境设计，组织好交通、人流;规划布局功能分区合理;满足无障碍设计要求;配建停车位，其中地下停车位不少于总停车位的三分之二。
包括公共，餐饮，康乐，管理及客房部分，在总图中须布置全部用地范围内之内容，以及道路、绿化、停车场地划分以及、锅炉房、空调机房等设备用空间的布局。
建筑基地位于太原市重要地段，紧邻居住小区以及商业区，周围商业气氛强烈。
要求工程功能完善，造型优美，创造都市环境。
同时考虑建筑环保、节能方面的技术应用。
规划建筑退让东南侧道路红线15m，西南侧道路红线10m。
本次设计对该方案进行结构选型，根据任务书要求，建筑设计概况如下：占地面积为15000㎡，总建筑面积为㎡，建筑密度，建筑容积率，绿化率％。
建筑主体为21层，总高度为，裙房共3层，层高，标准层主体18层，层高。
标准客房数310间，双套间30间，三套间10间。
标准客房进深，开间。
二、房屋适用高度和高宽比1、确定抗震设防烈度抗震设防烈度是按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，一般情况，取50年内超越概率10%的地震烈度。
建筑所在地为山西省太原市，根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）确定太原市抗震设防烈度为8度，地震加速度值为。
2、房屋适用高度初步拟定建筑结构体系为框架-剪力墙结构，根据太原市为8度抗震设防，查表1得此类A级高级钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度为100m。
该酒店高度为，符合规定要求。
查表2得此类A级高级钢筋混凝土高层建筑的最大高宽比为5。
该酒店宽度为，高宽比为，符合规定要求。
表1 A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度(m)表2 钢筋混凝土高层建筑结构适用的高宽比三、结构体系的选择高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，并积极采用新技术、新工艺和新材料,提高建筑的安全适用性、技术先进性、经济合理性。
高层建筑结构设计时应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。
在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
1、高层建筑结构选型应根据房屋高度、高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素，并应满足建筑使用功能要求满足建筑造型艺术的要求、适应未来发展与灵活改造的需要，选用适宜的结构体系。
2、高层建筑结构体系直接影响抗震性能，结构选型应满足以下要求：a、应具有必要的承载能力、刚度和变形能力。
b、应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用能力；应避免连续倒塌。
c、结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。
d、宜具有多道抗震防线。
考虑到多方面的因素，初步确定该宾馆采用框架-剪力墙结构，以下是框架-剪力墙结构的特点。
框架-剪力墙结构体系（简称框剪结构），是在框架体系的基础上增设定数量的横向和纵向剪力墙所构成的双重受力体系。
将框架体系和剪力墙体系结合起来，取各自长处，能为建筑提供较大的平面使用空间，可以充分利用楼梯间、电梯井、管道井等墙体座位抗侧力构件，具有良好的抗震性能，因而这种结构体系已经在高层建筑中得到了广泛的应用。
四、建筑形体设计按照《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的规定，建筑平面形状应尽量规则、对称，并有良好的整体性，均匀变化，震害调查及力学分析表明，建筑平、立面外形尺寸突变处、由于应力集中都容易产生比较严重的震害。
本建筑平面为规则的平面，有利于抗震、抗风。
1、平面设计：该建筑中L=，B=,L/B=,符合要求。
建筑平面见图1：图1 建筑首层平面图2、立面设计：建筑的立面宜简单、对称，竖向形体规则、均匀，避免有过大的外挑和收进。
抗震设计时，当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度H1与房屋高度H之比大于时，上部楼层收进后的水平尺寸B1不宜小于下部楼层水平尺寸B的75%。
该建筑中H1=，H=，H1/H=＞，符合要求。
B1=，B=，B1/B=91%，符合要求。
立面简单，对称，在地震时较不容易破坏，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。
建筑立面见图2：图2 建筑立面图五、结构布置结构体系确定后，应当密切结合建筑设计进行结构总体布置，使建筑具有良好的造型和合理的传力路线。
结构的总体布置，是指其对高度、平面、立面和体型的选择，除应考虑到建筑使用功能、建筑美学要求外，在结构上应满足强度、刚度和稳定性要求。
地震区的建筑，在结构设计时，还应保证建筑具有良好的抗震性能。
设计要达到先进合理，首先取决于清晰合理的概念，而不仅依靠力学分析来解决。
确定结构布置方案的过程就是一个结构概念设计的过程。
1框架柱的布置a、柱网的布置满足建筑功能的要求b、柱网的布置与建筑隔墙布置相协调，将柱子设在纵横墙交叉点上，尽量减少c、柱网对建筑适用功能的影响d、柱网布置规则、整齐、间距适中，传力体系明确，结构受力合理e、柱网布置便于施工表3 框架-剪力墙结构的抗震等级查表3可得结构的抗震等级为一级柱子的尺寸：混凝土强度选用C35①初估柱子的轴向力NcN c =γG·ω·S·Ns·β1·β2式中γG——分项系数，取为；ω——单位面积自重，取12～14kN/m²;S——柱的楼面负载面积，m²;Ns——截面以上楼层数；β1——考虑角柱的影响系数，抗震等级为一级、二级设计角柱时取，其余情况取；β2——由于水平力使9轴力增大的系数，进行非抗震设计、6度及7度设计时取；8度抗震设计取；9度抗震设计取。
N C =γG·ω·S·NS·β1·β2=初估柱截面面积Ac（a）仅有风荷载作用或抗震等级为四级时N=（～）Nc ；Ac≥N/fc（b）有地震作用，抗震等级为一~三级时N=（～Nc抗震等级为一级时，Ac ≥N/；抗震等级为二级时，Ac≥N/；抗震等级为三级时，Ac≥N/。
式中，Nc——柱组合的轴向力设计值；Ac——柱截面全面积；fc——柱混凝土抗压强度设计值；柱截面面积Ac确定后即可估计柱边长尺寸。
N==AC=N/（）=²柱子尺寸估算为：剪力墙的布置应遵循“均匀、对称、分散、周边”的原则，其中，均匀、分散是要求剪力墙的片数多，，且每片的刚度不要太大，在楼层平面内均匀不开。
对称，周边是高层建筑抵抗扭转的要求。
若平面内对称布置剪力墙有困难，则可以调整有关部位剪力墙的长度和厚度，使框架剪力墙结构体系的抗侧刚度中心与质量中心尽量接近，以减轻地震作用对结构产生扭转的不利影响。
1.剪力墙布置的位置和要求：a、竖向荷载较大处b、建筑平面复杂部位或变化处c 、楼梯间和电梯间处d、横向剪力布置在接近房屋端部，但又不在建筑物近端的部位e 、纵向剪力布置在中部附近2.剪力墙墙厚确定1）剪力墙的混凝土强度等级不低于c20，本方案选择c35混凝土2）按一、二级抗震等级设计时不应小于楼层高度的1/20，且不应小于160mm；按三、四级抗震等级和非抗震设计时不应小于楼层高度的1/25，且不应小于160mm。
有边框即嵌在框架梁柱间时，剪力墙厚度>=墙体净高的1/30，且>=120mm。
根据表确定本方案抗震等级为一级，层高为3600，剪力墙墙厚选择200mm。
3梁的尺寸梁截面高度一般可取跨度的1/10左右，截面宽高比一般为1/3-1/2主梁：750mmx250mm 次梁：600mmx200mm4、墙体厚度外墙400mm，内墙200mm5、楼板选择本为满足刚度要求，单向板楼板的厚度不应小于板跨度的1/40（连续板）、1/35（简支板）以及1/12（悬臂板），且应满足最小厚度要求。
最小厚度取值为：一般屋面60mm，一般楼面60mm，工业房屋楼面80mm。
方案采用现浇钢筋混凝土楼盖，裙房采用普通肋梁楼盖，部分区域例如宴会厅与游泳馆采用密肋楼盖。
板的类型：单向板单向楼板的厚度不应小于板跨度的1/40，且满足最小跨度要求。
板厚：200mm6防震缝的设置当高度不超过15米时不应小于100mm；超过15米时，6、7、8、9度相应每增加5米、4米、3米、2米，宜加宽20mm。
在多层及高层建筑结构中，在设缝时应尽可能地将“三缝合一”，应尽量少设缝或不设缝。
这可简化构造、方便施工、降低造价、增强结构整体性和空间刚度，在进行建筑设计时，应通过调整平面形状、尺寸、体型等措施；在进行结构设计时，应通过选择节点连接方式、配置构造钢筋、设置刚性层等措施；在施工方面，应通过分阶段施工、设置后浇带、做好保温隔热层等措施，来防止由于温度变化、不均匀沉降、地震作用等因素所引起的结构或非结构构件的破坏。
建筑高度为，缝宽=（）/3x20+100=7综合以上设计过程，选择框架-剪力墙结构，绘制结构图结构布置见图3、图4：图3 建筑首层结构布置图图4 建筑标准层结构布置图六、绘制图纸（详见附图）参考资料[1]叶献国，建筑结构造型概论[M]。
武汉：武汉理工大学出版社，2013[2]张建荣，建筑结构选型[M]。
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