重庆万豪国际会展大厦结构设计

介绍了重庆万豪国际会展中心带加强层钢框架-核心筒结构体系的风荷载取值、结构布置、抗风及抗震计算分析、主要抗震措施、节点构造及结构概念设计，并对该建筑的人体舒适度进行了分析，为类似工程提供参考。

一、项目概况

重庆万豪国际会展大厦位于重庆市中心，地势北高南低，相差5m。该建筑地上69层(含GF层)，地下5层，建筑高度303.3m，地下22m，裙房7层。5层为停车库、设备间和商业建筑，2层与城市轻轨出入口相连，7层为商业建筑，7层通过空中央走廊与现有万豪酒店相连。8至68号塔楼标准层为41×41m，8至41层为公寓，42至68层为写字楼，顶层配有直升机停机坪。在7楼、23楼、41楼、54楼和顶层设置避难楼层。地下室和裙楼高4.5m-5m，公寓高3.7m，办公楼高3.9m。建筑面积9100平方米，总建筑面积182893平方米，其中地上145348平方米，地下37545平方米。大厦周边已建或规划的高层建筑超过10栋。

二、基础和底子

1.地质条件场地类别为一类场地。根据地质勘察，泥岩地基承载力特征值为4.0Mpa，天然抗压强度标准值为12.4Mpa，岩石地基平板载荷试验后，平均极限载荷为16.4Mpa，地基承载力特征值为5.2Mpa，该地基是建设高层建筑的理想场地。

2.基坑和基础设计。本项目地下5层，因为地势北高南低。差5m，有4层22m具备全埋条件。建筑埋深为建筑高度的1/13.8，满足抗倾覆。塔柱基础采用扩底桩(墩)，塔内筒采用平筏基础。我们采用美国ANSYS公司编制的ANSYS 1机械有限元分析软件的SOLID72单元对塔扩底桩(墩)和塔筒筏板及基础进行三维计算分析。该塔扩底桩(墩)采用D=4m，扩底5.5m，筏板25.8×25.8×4.5m，为筏板基础加固提供了参考数据。

三。风力载荷

超高层建筑水平风荷载的计算是结构抗风设计的关键因素。但对于高大，特别是不规则的超高层建筑，且建筑风荷载受周围建筑影响较大，需要核定现行规范的风荷载。为此，对该建筑进行了模型风洞压力试验和三维数值风洞模拟，并通过与规范值的对比，进行了合理的风荷载设计。重庆100年一遇基本风压为0.45 kN/㎡ 1。模型风洞试验。本项目风洞试验在西南交通大学风工程研究中心进行。1: 250有机玻璃模型，500米左右。

主体建筑和环境用泡沫塑料切割，模拟C类地貌的大气边界条件。

以模型屋顶高度处的气流风压作为参考风压，压力试验的来风风速为7.5m/s，本次试验在主体结构的每个面上布置，沿高度共23个断面，共457个测压点。试验模拟风向从0o到360o，间隔22.5o定义模型主入口法线方向为0o，转盘逆时针为正。

本次风洞试验给出了16个风向下每个面上每个测压口的风压系数。测试结果表明，各工作面迎风面的正压力沿横向小于中部，沿高度方向变化平稳，在4/5高度处(距顶部15-30m)达到一个值，在上部沿高度逐渐减小。背风面和两侧的负压比较均匀，沿高度变化不大。由于建筑物周围的高层建筑对气流的影响，建筑物的四周会出现局部的高风压区域，尤其是在周围高层建筑高度以下的区域，有放大和缩小的作用，有时甚至会出现风压系数反转。风向角为1350°和900°时，X方向和Y方向基底总剪力达到值。

数值风洞模拟本项目委托同济大学航空航天与力学学院进行数值风洞模拟。风洞的数值模拟类似于一般的实验室风洞。需要搭建一个风洞，风洞有一个入口，一个出口，一个地面，一面墙。在风洞中建立建筑物和周围建筑物的数值模型，数值模型按原型尺寸(1: 1)建模，为刚性模型。建模、计算和后处理由国际计算流体力学软件CFX5.5完成。

报告了各层沿X和Y方向的平均风力和绕Z轴的总力矩，共16个顺风方向。结果表明，X方向基底总剪力为135°风向。y向基底的总剪力为90o；绕Z轴的总力矩为0o。同时给出了不同风向下建筑各表面风压的等值线分布，为玻璃幕墙的设计提供了依据。根据风压等值线图的分布，各面迎风面中间大部分区域为正，而靠近边缘的一小部分区域由于分离流为负压，背风面一般为大小均匀的负压。

风荷载的比较与取值我们将三种方法得到的迎风面静风荷载与考虑的动风荷载进行比较，如图3和图4所示。风洞试验表明，在周围建筑物的影响下，风洞试验值大于标准值，而37层以上的风洞试验值小于标准值。根据荷载规范计算的总风荷载比风洞试验结果高9%左右。

数值模拟结果与风洞试验结果基本一致，沿高度方向的风压约为建筑高度的4/5。各层风荷载计算值次之，数值模拟值最小。规范计算的风压在建筑顶部，规范计算的风荷载过大且不合理，合成风压的作用点较高，总风荷载大于数值模拟和风洞试验计算，因此规范计算在整体计算中偏于保守。数值模拟和风洞试验结果揭示了135°和90°风向下X方向和Y方向的总剪力，这是现有高层计算软件难以实现的。从风洞试验和数值模拟的结果来看，较大的负压出现在塔架的下部或建筑物的边缘。虽然结构整体计算影响不大，但对玻璃幕墙的设计安全性影响较大，应引起重视。

在整体计算中，分别计算0o、90o和135o的来风。风荷载取值按现行规范，但建筑顶部按模型风洞试验结果，适当考虑数值模拟和风洞试验测得的扭矩。