编辑委员会 - jzfz.com.cn€¦ · 年会精彩照片全国化发展进程中结构专业的战略目标及工作重点团队管理漫谈结构设计质量的检验与审查经验交流

总编：钟明

主编：李晔、陈德良、卫江华

执行主编：褚正华

美术编辑：庞佳

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编辑委员会

首先代表公司热烈祝贺期盼已久的集团结构专业首届“技

术、管理、创新”年会的成功召开。年会广泛深入地交流了各

区域公司结构专业多年来在实践中努力探索和不断创新的优秀

成果，代表了基准方中结构专业技术和管理等方面发展的高度

和将来发展的方向。

年轻的结构精英们勤于思考、勇于探求的精神和良好风貌

给人印象深刻，催人奋进。希望大家以年会为契机，将其作为

更好、更高远发展的良好推动力，不仅在我们擅长的钢筋混凝

土结构方面进一步保持竞争力和领先性，更要着眼长远，聚焦

国际国内一流水平，有计划地积极研究发展钢结构、大跨度、

超高层等方面的结构技术；加大信息技术特别是二维、BIM 在

全过程设计服务中的（学习）运用水平，以信息数字化方式，

加快标准体系的建立；更加广泛深入地贯彻落实“精细化、节

约化”设计原则；以专业精神更加真诚地服务客户……使结构

团队不仅在规模上，更在技术和管理等方面走在公司技术管理

创新的前列，达到国内领先水平。

期盼结构同志们在职业发展之路上越走越坚定，越走越宽

广，越走越高远，佳绩不断、硕果累累。祝结构“技术、管理、

创新”年会越办越好，长期开展下去，成为结构同志们创新实

践优秀经验的交流盛会，有力地促进公司和结构专业各方面工

作的不断进步。

志向高远的创新发展

钟明

董事长 / CEO

基准方中已走过了十一年的发展历程，由过去一个小事务

所发展成为大型全国化设计集团，在全国设计行业内有了较高

知名度和影响力。结构专业现有设计人员 370 人左右，分布在

成都、重庆、西安、昆明、武汉等地，大家在工作实践中总结

了很好的技术、管理经验，并有不少的创新性成果，总结这些

技术、管理经验和成果，加强各地的交流和沟通，发挥集团公

司结构专业整体技术、管理优势，相互取长补短，是促进公司

集团化、全国化战略目标实现的重要工作。

在公司领导的关心指导下，在年会筹备小组的共同努力和

与会人员的大力支持下，结构专业首届技术、管理、创新交流

年会于 2013 年 11 月 28 日至 11 月 30 日在美丽的青城山圆满

召开。来自各公司的代表聚集一堂，以“携手共进，共谋发展”

为主题，进行了各类主题发言、讨论。会议进行得严谨而热烈，

各地代表通过本次平台加深了了解，交流了思想，增进了感情。

大家对年会这样一个交流平台给予了充分的肯定，希望以后能

定期召开。本专刊是对第一届结构年会的一个记录和总结，是

公司知识管理和共享的重要载体，希望对大家的工作有所启发

和帮助。

携手共进共谋发展的盛会

高级董事 / 执行总经理 / 常务副总工程师

李晔

志向高远的创新发展

携手共进共谋发展的盛会

携手共进，共谋发展

——基准方中结构专业首届技术、管理、创新交流年会圆满召开

年会精彩照片

全国化发展进程中结构专业的战略目标及工作重点

团队管理漫谈

结构设计质量的检验与审查经验交流

协同设计交流

浅谈结构专业知识管理现状和管理实践

结构设计后处理软件攻略

轻松高效做专负

——结构专业项目负责人项目管控流程总结

/ 钟明

/ 李晔

/ 余灵

/ 李晔

/ 卫江华

/ 卿胜平

/ 张弛

/ 胡振杰

/ 杜明军

/ 王鹏

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/ 陈德良

/ 吴启敏

/ 崔可佳

/ 王明

/ 陈小锋

/ 张勋

/ 赵启林

/ 瞿才伟

/ 胡振杰

/ 袁天义、卫江华

/ 甘正立

/ 杨明

/ 颜飞

/ 郝晋升、鲍保卫、黄育琪

结构概念设计的重要性

重庆华润万象城 T1 超高层塔楼设计难点分析

西安万象城 T1 塔楼结构设计

关于进行动力弹塑性分析几个问题的探讨

建筑结构隔震设计

岩石地基基础设计要点

岩石锚杆挡墙设计介绍

武汉地区结构设计的若干技术措施

谈住宅精细化节约化设计的再认识

成都地区地下室抗浮设计

华润万象城抽柱改造工程

常规预应力梁的设计与思考

型钢混凝土空腹桁架在华润重庆万象城中的应用

陕西文化中心 IMAX 影院大跨单层网壳结构设计

刊首语

目录

第一章　年会盛况

第二章　管理专题

第三章　技术专题

C O N T E N T S

年会盛况

第一章

02 / 结构年会特刊结构年会特刊 / 03

几个问题的探讨 / 多软件动力弹塑性分析对

比》、《建筑结构隔震设计》、《岩石边坡

锚杆挡墙支护设计介绍及岩石地基基础设计

探讨》、《武汉地区结构设计若干技术措施》

的主题分享。当晚 20:00 还举行了沙龙座谈，

以轻松、愉悦的茶话会形式，针对“如何整

合内部资源满足客户需求”、“三边工程应

对措施”两个议题展开讨论，期间与会人员

畅所欲言，将自己的技术和管理心得进行了

充分的分享和交流。

11 月 29 日上午，会议围绕团队管理和

结构专业工作重点展开，主要内容为：李晔

《全国化发展进程中结构专业的战略目标及

工作重点》、卿胜平《结构设计质量的检验

与审查经验交流》、卫江华《团队管理漫谈》、

张弛《协同设计经验交流》、胡振杰、王鹏、

整个会议张弛有度，既展现了集团与区

域公司员工互助和谐的关系，共同促进技术

的进步，又共同探讨与交流了公司结构专业

现有的优势与不足，以及如何持续改进，如

何最大化发挥现有资源，以满足市场变化与

高标准的客户需求，为结构专业 2014 年年

度经营工作计划以及长远发展战略的实现带

来了重要启示。

副总工程师瞿才伟参加会议。公司 CEO 钟

明、总经理章玉华、执行总经理谢静、总经

理助理吴斌受邀出席会议。

11 月 28 日下午会议如期开幕，首先由

CEO 钟明、总经理章玉华讲话，他们要求

与会人员既要着眼宏观，更要结合企业和团

队实际，紧扣“提质增效”开展分享和交流，

忌空谈、泛泛而谈，要充分发挥会议的推动

作用和长远影响。

接下来由与会人员对结构专业技术类专

题展开交流。陈德良、吴启敏、崔可佳、王

明、邓丹、陈小锋、赵启林、张勋、瞿才伟

分别做了《结构概念设计及计算分析的重要

性》、《重庆华润万象城 T1 超高层塔楼设

计难点分析》、《西安万象城 T1 塔楼超高

层结构设计》、《关于进行动力弹塑性分析

11 月 30 全天，会议人员乘车前往都江

堰参观考察。

本次会议在技术研讨交流方面获得了成

都及区域公司的赞誉，例如成都公司王明的

《关于进行动力弹塑性分析几个问题的探讨

/ 多软件动力弹塑性分析对比》的报告，以

及西安公司郝晋升的《陕西文化中心 IMAX

厅单层网壳设计》中关于网壳风荷载的分析

等技术报告，均受到与会人员的一致好评，

普遍认为获益良多。

携手共进共谋发展

主讲人

——基准方中结构专业首届技术、管理、创新交流年会圆满召开

文 / 余灵成都结构行政

2013 年 11 月 28 日至 11 月 30 日，成

都总部及各区域公司结构专业领导、骨干员

工共 55 人在青城山天辰·上善酒店圆满召

开了以“携手共进，共谋发展”为主题的首

届技术、管理、创新交流年会。会议旨在总

结、分享各地的优秀技术、管理经验和创新

成果，加强各区域公司的交流与沟通，发挥

集团结构专业整体人力资源及技术优势，促

进公司全国化发展战略目标的实现。

本次年会由公司执行总经理、结构专业

总负责人李晔，执行总工程师陈德良，副总

经理、重庆公司副总经理卫江华担任主持人，

总工程师卿胜平、袁天义，副总工程师于岷

红，重庆公司结构专业执行总工程师赵启林，

西安公司副总经理、结构专业总工程师徐伯

荣和副总工程师王晓梅，武汉公司结构专业

杜明军《基于设计流程的知识管理应用》。

下午继续了 28 日的主题，分享技术类课题，

相继分享交流的内容有：胡振杰《住宅设计

也精彩—住宅精细化节约化设计的再认识》、

袁天义、卫江华《成都地区地下室抗浮设

计》、甘正立《成都万象城大跨度抽柱改造

结构设计》、杨明《常规预应力梁的设计与

思考》、颜飞《型钢混凝土空腹桁架在华润

重庆万象城中的应用》、郝晋升《陕西文化

中心 IMAX 厅单层网壳设计》。

风采


管理专题

第二章


方向和目标，做优、做强、系统性的提升和

发展将是我们面对的课题。结构团队下一阶

段的工作重点主要是以下几方面。

一、加强知识管理。由点到面，逐步完

善系统化的知识管理体系的建设。

二、依靠信息技术手段，进一步提升生

产效率及产品质量。将设计人员从重复性设

计制图工作中解放出来，逐步降低工作强度。

三、加大前期客户咨询工作，提升解决

方案的能力，抓住设计的核心价值，以专业

的技能解决客户的问题，建立起紧密的信赖

合作关系。

四、进一步加大技术能力提升和创新研

发工作。技术能力的高低是衡量一个设计公

司的重要指标，只有技术领先才能在竞争中

立于不败之地。

五、坚持共同创造、共同分享、共同发

展、共同成就的发展观，把基准方中打造成

每个人信赖的发展平台，成就个人职业理想。

六、集团各公司的团结协作，加强技术、

管理上相互沟通协作，发挥集团整体优势。

希望公司全体同事围绕公司发展战略和

工作重点，着眼未来，脚踏实地，实现公司

与个人的共同进步、发展。

一、坚持走市场化道路，以客户需求为

导向的服务理念深入人心，把满足市场和客

户的需求作为团队的使命。

二、注重人才引进和培养，逐步建立起

技术能力强、凝聚力强、战斗力强的团队，

充分发挥团队作用。

三、大力倡导 “精细化、节约化”设

计理念，狠抓设计质量，以诚信务实的态度

对待每一项工作，以高品质的设计产品树立

企业品牌和口碑。

四、鼓励技术创新和发展，从做住宅设

计专家做起，逐步发展到商业、办公、酒店

等各类公建项目的承接，整体技术能力和创

新能力有了较大的提升和发展。

五、逐步完善的各项制度、流程、标准，

实现了由人治到法治的转变。

六、建立公平、公正的发展机遇和平台，

无天花板的组织架构设计，充分发挥大家的

积极性、主动性。

基准方中走出成都，开始全国化发展已

有五年时间，随着各区域公司的增加和规模

的不断壮大。公司提出了要做“中国领先，

具有世界影响力的大型综合设计企业集团”

的愿景，这给每一个基准方中人指明了发展

全国化发展进程中结构专业的战略目标及工作重点文 / 李晔

高级董事 / 执行总经理 / 常务副总工程师

经过十一年的发展，基准方中公司已由

一个小型设计公司成长为全国化的大型设计

企业。公司高速的发展既得益于中国经济发

展，城镇化建设带动的房地产开发的高速发

展，基准方中抓住了市场的机遇，也与公司

成立之初确定的文化、理念、价值观密不可

分。作为公司的重要组成部分，结构专业这

些年有很多经验值得总结，主要是以下几方

面。

① 广联·摩根中心② 广联·摩根中心


互也比较信任，日常的生产工作一般都能较

顺利完成，这个阶段重要的管理工作就是挑

选并培养核心成员，对于这部分发展意愿强

烈的员工要适时授权，授权可以先从一些简

单的事情开始，如团队活动、简单项目配合

等，授权后要做好检查工作，授权要适度不

能一下子放得太多，避免失控，过程中要鼓

励员工提意见，中肯的意见要适时采纳。3、

在团队的高度融合期时，团队成员之间已经

高度默契，对团队认可度很高，大家思想意

识高度统一，工作目标明确，形成了较好的

团队文化，这个阶段管理工作就是要逐步建

立起较为开放的团队氛围，让大家之间能坦

诚相待、相互信赖，明确团队的发展愿景，

让大家能够从内心里愿意为团队贡献自己的

力量，充分激发出员工的能动性，充分发挥

大家的聪明才智，不断为团队的后续发展提

供动力。4、在团队的成熟期时，团队凝聚

力超高，所有人都有强烈的归属感和责任感，

能够爆发出巨大的潜能，能够不断创新和输

出人才，在投入较少的情况下能够高质量的

的职业生涯。多多宣贯稻盛和夫的成功方程

式。让员工明白成功没有捷径，必须脚踏实

地，实干、巧干，并且要持之以恒，不断坚持，

方能在竞争中脱颖而出。7、要学会适当授

权，在授权的过程中，要做好帮扶工作，尽

量减少员工初次承担新任务时面对困难的无

助感，帮助员工逐步建立起自信心。8、分

享成功。成绩是大家做出来的，胜利果实需

要大家一起品，通过成果分享不断激励员工

进步，进而带动团队进步。9、一切尽在落实，

所有思想、绩效考评等都必须切实落地，只

有言行一致才能赢得广大员工的认同。10、

转变观念。管理是协作，是服务，而不是管控，

领导和员工都是一样的，都是为团队服务的，

领导应该更多的担任教练或者后盾的角色，

为团队提供指导和支持，而不是控制团队。

以上是本人对团队管理工作的一些粗浅

认识，在此仅作抛砖引玉之用，愿与大家一

起探讨，不断完善团队管理的思路、方法，

努力打造出能够更好的服务于客户的高绩效

团队！

我结合工作体验，谈谈自己的一些看法：

一、理清管理思路——摸清团队现状，

根据不同的团队状况采用不同的管理策略，

根据管理成果，不断总结，进而采取更有效

的管理措施。要做好管理首先就要充分了解

团队特征，抓住团队发展过程中各阶段的主

要特质采取相应的管理对策：1、在团队组

建初期，成员之间缺乏共同的目标，彼此之

间的关系也尚未建立起来，相互之间的了解

与信赖还不足，整个团队的运作规矩尚未形

成，这时矛盾很多，内耗很多，一致性差，

可能花了大力气但效果不见得好，因此在确

保生产能够进行的前提下，管理工作需要领

导多控制，整合力度要大，尽可能要深入到

工作的每一个流程，逐步建立起团队的运作

规矩，员工之间要不断强调相互支持、相互

帮助，持续强化团队意识，让员工建立起“只

有每个人都做好了团队才会好，团队好了反

过来自己才会好”的思想意识。2、在团队

的强化阶段，团队成员对于团队的做事规矩

渐渐熟悉，彼此之间产生了一定的默契，相

目标。2、尊重员工。要想充分了解员工首

先就得尊重员工，无论员工的观点对错，首

先表示尊重，员工才愿意和你交流，否则都

会有防备心理，沟通将大打折扣。对于员工

一些错误的观点不能简单粗暴的予以否定，

首先要换位思考，站到员工的立场上去，这

样才能拉近彼此的距离，然后再详细分析利

弊，逐步引导到正确的方向上来，需要像与

客户沟通一样与员工沟通，要有足够的耐心。

3、要善于倾听员工的各种声音，确保沟通

渠道畅通，这样才能确保得到准确的一手信

息，才能够做到时刻关注团队的动向，才有

利于更好的正确决策。4、尽早统一团队思

想认识，比如强化团队意识，弱化个人主义，

要有协作思维，认同“利他”的工作思维——

即利他就是利己；提倡实事求是，凡事要以

客观事实为依据；提倡谦卑、自律；提倡实

干、巧干等等。 5、公平公正做好绩效考评，

充分利用好公司的绩效考评、能力评定以及

干部选拔等制度，对于高度契合企业发展需

求的员工要重点予以倾斜，明确管理导向，

使得优秀的人才真正得到激励。6、关心、

爱护、帮助员工，根据员工基本情况、个人

发展需要以及公司的发展需求，帮助员工制

定自己的短期、中期、长期目标，规划自己

团队管理漫谈文 / 卫江华

董事 / 副总经理 / 成都公司结构 4 部部长

众所周知，团队是实现个人价值的重要

平台，优秀的团队往往能够充分整合每个员

工的优点和特长，在创造好的绩效的同时能

够不断促进每一位员工持续改进、提升。那

么如何打造、管理一个这样的团队呢？下面

完成各项工作，能够高度满足市场、客户的

需求，这个阶段的管理工作主要是要保持危

机意识，不断找出新的发展目标，促进团队

不断学习，持续成长，尽可能避免团队老化。

不难看出我们目前的团队多数都属于 1、2

两种情况，属于团队发展的较低层级，还需

要各级管理干部结合自己的团队现状，努力

把团队推向第 3 种状况，最终实现第 4 种团

队状况，建立起高绩效团队。

二、管理方法、技巧：管理的本质就是

整合协调，不同的管理人员采取的管理方法

虽然形式上千差万别，但理念上基本相同，

就我个人而言，个人认为以下 10 点受益匪

浅：1、合理制定、实现团队目标。目标制

定过程当中一定要结合团队现状、公司的发

展需求，团队目标要有短期、中期甚至长期

目标，制定的目标要有一定的挑战性，需要

团队成员一起努力方能达成，不能好高骛远，

也不能过于容易达成。目标确定后要不断地

在团队中宣讲，达成共识，得到团队成员认

可方可把团队的努力方向统一起来，减少内

耗，提高效率。另外，目标制定后要进行阶

段性分解，由易到难逐步实现，在达成目标

的过程中不断累积团队的自信心，并在目标

达成中要不断检查，及时修正一些不恰当的③ 合景泰富·誉峰

④ 蔚蓝卡地亚


三、质量检验的流程

1、质检的指导思想：

满足现行规范、规程、规定

尊重客户要求，满足客户需要

事前指导，过程控制与结果检验并重，

严格把关，使质量问题在可控范围内，降低

在最低程度。

尊重设计人员意图，以解决问题为目的

（需严格又需灵活）

鼓励创新

2、全过程质量检验流程简图 ( 图 2)

四、结构施工图审查的实用方法推荐

1、审图时可采用下列方式：

先问后看（了解项目总体情况，结构类

型、户型归类，有无特殊设计要求，住宅有

无改造前后情况，商业有无加层情况等）

先建筑图，后结构图（了解建筑外形、

平面、剖面特点有无对结构带来特殊影响）

先总图，后单体（了解项目基坑及基

础对邻近建筑有无影响（平面影响），总图

地坪对地下室嵌固端及房屋高度取值的影响

（竖向影响））

先附注，后图形

先结构总说明，再标准层，后其它层（因

其它层由标准层演变而来）

先平面→板配筋→梁，后竖向构件→基

础→楼梯→车道

况，填写好各项控制记录单，记录单内容应

完整、准确、详尽。

5、针对目前公司人力资源状况，审查

人员不应只看“大问题”，细节仍应控制。

6、针对目前设计周期紧张的状况，未

审查出图的项目应及时补审，不应遗漏。

7、审查人应尽量客观评定设计成果，

减少主观因素的影响。

8、不应出现不按审查人意见进行修改，

且未及时沟通和说明理由的情况，更不应进

行隐瞒。

9、审查中的争议：

1）原则上以审定人意见为准。

2）设计人员持有异议，可在《校审记

录单》中写入保留意见。

3）提请公司结构专业委员会或组织专

家协调、裁决。

综上，质检工作需要：

技术的掌握（本专业、相关专业）+ 责

任心 + 经验累积

专业配合各方面内容。（图 1）

二、质量检验各岗位内容与责任

1、各质检岗位人员要求：

校对——一般由有相应能力的初、中、

高级职称人员担任。

校核——由专业负责人担任。

审查（审核、审定）——由每年技术管

理室发布的《技术审查人员名单》确定。原

则上室管项目由室技术领导审核和审定，所

管项目由室技术领导审核，结构副总工程师

及总工程师进行审定。

2、各质检岗位的内容：

应遵循：

1）公司《管理制度》第四章

2）《建筑工程施工图设计文件校审要

则》（JTEM-2-QAM-006）

3）《工程项目设计质量控制工作管理

规定》（JTEM-2-QAM-001）

4）《技术审查工作指导书》（JTEM-

3-QAM-003）

总体上各质检岗位角度和重点不一样，

各司其职、各负其责。

3、各质检岗位的责任：

校对——对校对的部分与设计者负同等

的主要责任。

校核——负全面责任或第一责任。

审核、审定——从技术审查和质量管理

角度对设计过程质量和成果质量负责。

定标准（试行）》(JTEM-Z-QAM-002) 及

结构专业的补充说明。

2）结构专业常见问题分类

2、对目前评定方式的个人体会：

上述标准建立了一个对设计质量量化评

定的模式，在行业算是一个进步。和以往比，

各个项目有了共同一根评判的标杆，虽然这

根标杆的高、低还有待调整。如何减少各审

查人员评定中的主观因素以及这根标杆高度

的恰当确定，是还需不断改进的两个方面。

六、质量检验中需注意的一些问题

1、专业负责人应重视事前和过程中就

重点、难点与审查人员提前沟通，避免造成

最后成果检验时不必要的返工。

2、检验过程中的程序应完整，且不应

擅自改变或缺少流程。

3、各岗位检验人员对成果检验后的验

证工作应认真执行，以保证质量检验的最终

效果。

4、审查人员应定期了解各项目进度情

结构设计质量的检验与审查经验交流文 / 卿胜平

总工程师

一、各主体部门对结构设计质量的主

要要求

各部门从不同角度出发，审查的侧重点

各有不同，主要如下：

1、施工图审查机构审查——是由建设

主管部门认定的机构，按照有关法律、法规，

对施工图涉及公共利益、公共安全和工程建

设强制性标准进行审查，是建筑工程必须进

行和遵守的程序，包含政策性审查和技术性

审查，不通过不得办理施工许可证，不得施

工。

2、客户业主内审——主要按照客户设

计说明书进行检查。部分客户根据自身经验

总结出一些特殊做法，需特别注意。通常关

注点在图纸细节及表达，以及图纸与其它专

业是否一致。引进的优化公司通常从提高经

济性的角度进行技术审查。

3、施工方（监理方）会审——主要对

图面表达的错、漏、碰、缺提出问题，以及

对是否便于施工提出改进方案。

4、设计单位内部审查——覆盖上述各

方所有审查内容在内的审查，包括安全适用、

技术先进、经济合理、设计深度、图面表达、

个人经验按照上述方法，可避免结构出

现重大问题，且条理、脉络清晰，不易被纷

繁的图纸掩盖了主要和重要内容。

2、审查中应注意：

本专业各部分间（计算与图纸，各图纸

间）是否协调一致。

本专业与相关专业是否协调一致。

在审查某张图时，如有与其它图相关联

的内容暂不清楚时，可先在本图中作出标记

提示，便于最后核对。

可根据检查结果，归纳、整理出各部位

的典型通用问题，书面发给项目组全体设计

人，便于各子项设计人员逐一核对，既提高

审图效率，又避免遗漏，还可用于设计人员

学习和提高。

总结：总体上说，质检方法应遵循从外

部到内部，从整体到局部的原则。

五、质量检验的成果评定

1、主要依据：

1）技术管理室《工程项目质量审查评

图 2图 1


项目试点等，开始推行运用二维协作平台，

因为对设计人员的原有设计习惯改变较大，

不能急于求成，期间不断宣传、贯彻、完善，

到现在取得了较好的效果，解决了很多以前

专业间、专业内部出现的图纸不合、矛盾等

问题，提高了配合效率，从去年开始，对现

有的协同平台进行二次定制开发升级，以期

进一步提升协同水平。协作平台的成功经验

也推广到了各个区域公司，也取得了一定的

成效。

随着各个新的区域公司的建立，协同平

台也在为更多的设计团队推广，结合这几年

结构专业在成都公司及区域公司的协同平台

运用情况，应注意以下方面：

1、各级领导及专负对协同设计的认识

和理解是协同设计成功实施最重要的保证。

从各团队实施项目来看，推行得好的团

队，都是室领导及专负对协同设计认识较好

的团队，只有领导层重视，在贯彻和培训上

才能得到更多的支持，保证实施的效果，团

队成员才能知道协同的重要性；同时，需要

领导有较强的执行力，在规则上严格执行，

不放松，保证统一标准的一致性。

2、制图标准是协同设计的基本原则。

公司在推行协同平台之前就制定颁布了

各专业的制图标准，对字体、线型、图层、

笔表等都做了明确的规定，这是协同设计最

基本的原则要求，但貌视简单的要求，实际

工作中，如不严格要求，后续协同设计将无

法正常进行，严重影响协同设计。

3、协同设计标准是协同设计的基本保

证。

为规范协同设计操作，公司颁布了协同

设计指导书，结构专业也制定了相应的补充

规定，同时也要求各项目组针对各项目制定

相应的协同标准，包含了图档电子文件命名

规则、文件夹组织架构的相关统一要求。实

际操作过程中，主要存在以下方面的问题：

（1）没有按项目制定本专业的协同设

维设计的理念及目的都很接近，我们做二维

协同，不能停留于满足现阶段的需求，要以

二维协同设计为基础，建立标准化、协作化

的思路与意识，根据相关软件的完善及市场

的发展，为以后的三维设计充分做好准备，

选择好合适的时机，就能轻松的完成由二维

转向三维的过渡，继续保持我们在行业的领

先性，跨入崭新的设计时代！设计时间充裕、项目变化少的项目，配合和

协作要求不高，基本能满足需求。

但随着信息化时代的到来，越来越高的

客户需求，传统设计思路及方法已不能适应，

建筑设计企业能否适应未来，取决于它是否

具备国际一流水平的竞争实力，即能否提供

最好的服务、最高的质量、最快的速度和最

低的成本。而要快速获得这样的能力，仅靠

企业现有资源和传统工作方式是远远不够，

而应以信息技术为支撑，广泛开展跨专业、

跨地区，乃至跨国等多种形式的协同设计。

三、协同设计推行

协同设计国外起步较早，大多数的国际

化设计公司都已普及，特别是在复杂项目、

跨区域项目中得到了很好发挥。国内起步晚，

一些大型国有设计院开展较早，其大客户多

为外资企业，按企业的内部管理体系对此有

硬性需求，他们采用协同平台的初衷及动力

是因为外部客户需求，而非为内部提升改进

而设，起点虽高，但无提升，目前也只是维

持在多年前的水准。

国内各大中型设计企业，近几年都在积

极探寻如何在现有的技术条件、人力资源情

况下，走出传统设计的思维，开展适合自身

的协同设计方法与平台。“协同”已经成为

当代产品设计研发策略的重点方向之一。大

多数设计院采用的协同平台系统都是基于专

业软件公司提供的协同软件基础上，再进行

二次的定制开发，投入较大，但因为专业软

件公司的基本平台为市场专业协同软件的标

准化模块，与各设计院自身的设计流程有一

定出入，不能很好的融合，再加上推行执行

的力度问题，实际产生的效果不一，失败的

案例也不在少数。

公司从几年前，针对我们自身的流程特

点，前期做了大量的准备工作，硬件软件支

持、制图标准统一、各层级的协作意识统一、

建筑设计的协同平台，在后期的改进发展上，

包含但不限于以下几方面：

1、项目计划（信息）管理

以项目建立数据平台，提供项目相关的

数据信息，如设计团队成员、项目计划、客

户需求信息发布等等。

2、设计流程管理

根据项目进度，各专业之间的方案、初

设、施工图等条件提资。

3、图形数据管理

充分利用公共平台，在专业内部及专业

之间采用外部参照方式，提高图纸利用率及

准确率。

4、图档文件管理

利用图档管理系统，对设计各阶段所需

图纸，能便捷管理，提资、过程图、批量打

印、批量绑定归档。

利用图纸识别系统对图纸中的所有信息

进行高效的图纸信息录入，实现高度的资源

共享和再利用。

5、质量控制流程管理

结合质量控制流程，校对、校核、审核、

审定各环节，能快速准确提供各阶段图纸，

各控制环节。

五、结语

公司二维协同设计经历了几年时间的完

善，取得了较好的效果，其成效也有目共睹，

但我们不会驻足于此，在一定时间段，二维

协同设计仍是主要的设计模式，还需要进一

步不断的改进与完善，充分利用信息化技术

软件及手段，提升专业协同水平。

目前三维 BIM 设计技术也日渐兴起，

国家也在大力推动研发这项新技术，重点研

究的三个方面：

1、信息共享能力，是 BIM 的核心，主

要是 IT 方面，在信息内容、核实、交换、

集成和存储。

2、协同工作能力，是 BIM 应用的过程，

主要是管理：流程优化、辅助决策。

3、专业任务能力，是 BIM 的目标，主

要是专业标准、完成作业任务的效率、效果

和所付出的代价。

从以上可以看出，虽然我们目前只是二

维协同，但我们的思路及工作的模式上与三

协同设计交流文 / 张弛

总经理助理 / 成都公司结构 3 部部长

一、前言

协同设计的概念源于 CSCW（Computer

Supported Cooperation Work，即计算机支

持的协同工作），即在计算机技术支持的环

境下，一个群体协同完成一项共同的任务。

CSCW 技术是一门交叉学科，涉及的领域

非常广泛，其中包括计算机网络通讯、并行

和分布式处理、数据库、多媒体、人工智能

理论等。它具有分布性、共享和通信、开放

性、异步性、自动化支持、工作协同性、信

息共享性和异质性等特点。

建筑设计领域的 CAD 协同设计，也是

基于 CSCW 技术，是指设计企业内不同设

计部门、不同专业或者同一项目的不同设计

企业之间，基于 CAD 软件平台，进行协调

和配合，提高配合效率，提升成果质量。

二、协同设计特点

建筑设计的特点决定了建筑设计需要密

切的配合和协作，贯穿于整个项目流程始终。

传统工作模式，限于早期信息技术的发展，

基本建立在个人单机操作加文件夹共享的方

式上，对项目规模小、项目参与人员不多、

计指导书，项目文件命名等规则因人而异，

规则随意混乱，文件夹架构不清晰，协同难

度加大，影响协同效果。

（2）虽然制定了项目的专业协同设计

指导书，但在制定项目原则时，受专负个人

习惯影响较大，主观上想更好的发挥平台作

用，但没有遵从公司标准的基本原则，按个

人喜好来进行规则的制定调整，导致设计人

员参与一个项目就是一套标准，最终无所适

从。

（3）随着平台的推广，原协同设计标

准也显露出一些不足或考虑不周全的地方，

需要多收集设计人员意见，对标准持续完善

升级。

4、协作意识是协同设计的核心。

各级员工需要建立良好的协作意识，

协同设计提升的核心是设计团队的效率及质

量，不能局限于本专业内部，应该换位思考，

尽力为相关专业创造良好的合作条件，保证

数据的唯一性，提高准确率；相互督促、促

进协同水平的提升。

5、协作交流、持续改进才能保证协同

设计的良好发展。

在协同过程中，认真执行所有的标准、

规则，能达到协同的基本要求，但不能局限

于基本操作，需要鼓励各级员工不断的尝试

与改进，充分发掘利用好 cad 软件及平台，

多手段、多角度、多方法的去改进。现有的

流程也并非一成不变，协同手段提升后，也

会推动对现有的设计流程及方法的优化改

进。各团队之间，还需要进一步加强在协同

设计上的交流，总结经验，共同进步。

四、协同设计展望

目前来看，我们的协作还停留在基本外

部参照协作层面，还缺乏更进一步的资源整

合及进一步提升。大多数的设计人员认为目

前的现状就已经是协同设计的全部了，协同

设计仅此而已，这样的想法就会阻碍我们的

提升。

协同平台，更广泛的说应该是一个管理

系统，集生产、办公、人力、市场、项目、

财务等核心业务流程，综合统一、解决企业

全方位管理的协同管理平台，二维协同平台

仅仅是这个系统里面的一个分支部分，用于


识管理工作的架构不清晰，制度倾斜不足导

致参与性不强，共享平台缺乏信息化手段的

推送支持，培训和知识收集不足等问题，较

难形成组织智慧的循环，所以效果大打折扣。

究其原因，应该说目前公司同当前多数

建筑设计企业一样，发展很大程度上依赖于

高速增长的固定资产投资规模，发展方式较

为粗放，工业化、信息化、标准化水平偏低，

管理手段落后，科技研发投入较低。绝大多

数管理者缺乏系统的理论知识作为支撑，对

知识管理的内涵理解不够深入，对信息化技

术想象力不足。以致于我们的知识管理工作

还处在“数据 - 信息 - 知识 - 智慧”金字

塔的基础阶段，需要走的路还很长。

从 2012 年四季度至今房地产这波强势

反弹来看，结构专业产能明显不足，员工工

作强度持续高位，这里面很大程度有业务量

增加的因素，但隐藏于深层次的自身原因不

可小视。针对这些症状，我在成都结构三室

挑选了部分研发素质较强的员工开展了一些

有益尝试。

考虑生产任务繁重的客观条件，我们知

识管理的工作切入点第一步还是以点带面，

重新梳理设计流程，从量大面广的住宅类产

品开始。通过我们的分析，整个设计流程可

浅谈结构专业知识管理现状和管理实践文 / 胡振杰

董事 / 副总工程师 / 成都公司结构 1 部部长

所谓知识管理（Knowledge

Management，KM）的定义为：在组织中

建构一个量化与质化的知识系统，让组织中

的资讯与知识，透过获得、创造、分享、整

合、记录、存取、更新、创新等过程，不断

的回馈到知识系统内，形成永不间断的累积

个人与组织的知识，成为组织智慧的循环，

在企业组织中成为管理与应用的智慧资本。

一年以前，知识管理对我来说还是个新鲜词

汇，今年有幸参加了“建筑设计行业有效推

行知识管理高峰研讨会”，让我站在一个全

新的高度，来重新认识知识管理在基准方中

现实状况下蕴藏的巨大生产力。

从结构专业的情况来看，知识管理的工

作雏形大概是在 2009 年开始起步的，当时

的工作主要是从一些工程设计项目中提炼出

一些可以标准化的技术标准、设计工具和设

计成果，如 CAD 统一制图标准、统一技术

措施模板、质量控制流程、统一设计总说明

等等。到目前为止，我们所做的知识管理大

致包含了管理制度、技术标准、设计资料库、

培训资料和行业外部规章制度等五个板块，

三个重要等级，总计 49 个成果。这些成果

在近几年的工作中起到了一定的规范化、标

准化，提升质量效率的作用。不过也存在知

以切分为方案配合、计算、施工图设计三个大板块，以及项目管理

和设计两个维度。以其中的计算板块为例，从结构专业现阶段工作

特点来看，计算占据了整个设计绝对周期的近 2/3，施工图设计属

于突击阶段，因此我们首先从优化计算流程入手，结合项目管理和

设计两个维度按流程将计算工作梳理为 11 个步骤：熟悉建筑 - 结

构布置 - 布置荷载 - 楼层组装 - 参数设置 - 初步试算 - 参数判断 -

调整模型 - 精确计算 - 模型导出 - 出计算书。每个步骤围绕相应

的工作内容、工作经验与技巧、需具备的相关专业资料深度标准、

已有数据库和信息化工具等四个方面进行信息收集和知识整理。

完成了以上工作，与原有的结构专业标准相比，充其量只是站

在设计人员或项目负责人的角度重新整合流程，只能算作员工操作

手册。从知识管理的角度看，要做到个人知识组织化，组织知识个

人化还缺少关键一步，就是将这些成果无缝嵌入到设计流程中，使

员工调用知识人性化易操作化。对此，一般的做法就是通过制作标

准手册、培训等等，但是这些传统的方式达到效果和落地生根的时

间都很长，为此组织者应该更多的站在使用者的角度变被动为主动，

这个时候我们想到了多媒体信息化技术手段，将以上环节的每一步

制作成相应的多媒体案例培训视频，同时将该环节需要的知识库通

过超链接打包推送。

通过以上这一系列的流程改造，员工可以比较轻松地在设计的

各个环节获取所需的知识。以上仅是关于计算流程优化知识管理的

一个案例，今年我们还做了项目管理流程、地下室计算流程、构件

设计流程、后处理软件操作等，当然也耗费了巨大的人力。从流程

再优化的知识梳理过程中我不断的感受到，我们的设计流程存在巨

大的可优化空间，几乎每一个环节都能找到更优化的解决方法，尤

其是采用信息技术的方法。举一个例子，结构在计算的时候，每次

算完后都要去查找规范需要的一系列关键参数看是否满足要求，但

程序的文本输出信息量较大，每次要找到这些参数点鼠标的时间大

概要 2 分多钟。对待这种重复性的工作，我们自编了一个外挂程序，

每次计算完后只需要点击一次确定就可以自动提取到所有这些信息

的简报，而且将不满足规范要求的参数显红报警，这样我们每操作

一次阅读完信息只需要 10 秒钟。如果以每天计算 20 次来统计，至

少可以节省 40 分钟。而整个计算阶段前面已经分析过，大概占整

个结构设计周期的 2/3，可见只要动脑筋，每个环节都是可再优化的。

如果我们将所有设计环节都能优化，将各个专业通盘考虑整合优化，

然后再周而复始的持续改进，潜在的生产力提升空间是不可想象的。

正是因为做了很多关于结构专业知识管理的摸索和尝试，我知

道要系统性地来做知识管理的工作量是非常大的，需要有一定时期

的持续投入才能产生效果。但是通过参加“建筑设计行业有效推行

知识管理高峰研讨会”，我看到了行业发展的前沿方向，使我更加

坚定了在这方面继续不断努力的信心。

建筑设计企业作为知识型企业，知识和员工是其核心资产，擅

长于知识管理必将是企业未来的核心竞争力。为此，我认为从公司

角度出发，应该从制度上为此类改进性工作提前做好安排，要建立

起共享的文化，建立尊重知识和鼓励创新的内部环境，重视研发工

作，把知识作为资产来管理。

图 1、流程主页面

图 2、某步骤操作方法文字信息

图 3、某步骤多媒体视频案例培训推送

图 4、某步骤知识库超链接推送

图 5、自动提取关键计算参数程序图 1 图 2

图 3

图 4

图 5


定位点位置对应。

（5）板筋后处理：

注意在使用“板筋编辑”下的功能之前

必须先执行“板筋编辑——识别任意板”对

用户模板进行识别，否则其下的功能将不能

使用或者报错。板筋的后处理包括：板筋编

辑、板筋删除、板筋绘制等。此处仅对较为

常用的部分功能进行介绍：

【板筋删除】>【删配筋相同钢筋】：

针对附注中经常有“ 未画出支座负筋为

φ8@200”的情况，可采用该命令一次性删

除所有 φ8@200 文字及相应支座负筋符号；

【板筋删除】>【删相同规格文字】：

针对附注中经常有“ 未注明支座负筋为

φ8@200”的情况，可采用该命令一次性删

除所有 φ8@200 文字，但却可以保留相应

支座负筋符号；

经过以上几个步骤的处理，板筋施工图

已经基本成型。

四、柱施工绘制

1. PKPM 模型柱施工图绘制

（1）老虎板王全楼柱绘制

【按基准值归并】选项：如果配筋 B

中填写的数值是 5 8 12 14，意指将配筋值

在 5~8 的归并为 8、8~12 的归并为 12、

12~14 的归并为 14；

【按差值归并】选项：前面的表示相差

多少之内的可以归并，上限就是最小值和最

大值的差值不能超过多少；

【SATWE 总信息】选项：此处按照计

算模型中实际的取值进行填写，如果【选筋

参数】中钢筋等级与此处不同，软件可以自

动进行钢筋的等强代换。

（2）柱归并绘制

（3）柱批量定位

本命令可用来在某个范围内批量对所有

所选柱子进行根据指定图层轴线的定位，绘

制各自的定位尺寸标注。

五、YJK 计算书前处理

目前盈建科的计算书暂时无法直接柱归

并绘制来绘制施工图，须进行下述处理后方

可用于板王的后处理命令。

1. 用“计算书导入管理”命令将计算书

导入

2. 用“快速选择”命令将多行文字炸开

变成单行文字

3. 用“设置 / 参数编辑”将对应的图纸

名添加在对应的梁柱结构图中

梁结果图层：dsptext_beam_yjk,

dsptext_wallbeam_yjk, SPRE_SPECBE_

TF_yjk,SPRE_SPECBE_LIAN_yjk, 混凝土梁

_yjk

框架柱结果图层：砼柱 _yjk, dsptext_

col_yjk

剪力墙及洞口连梁结果图层：混凝土墙

_yjk, dsptext_wallcol_yjk

砼柱 _yjk dsptext_col_yjk

4. 须将 YJK 结果文件中的二维多段线

转换为普通的多段线

用户在命令行输入：convert/p/a

（3）板王处理前设置（图 1）

【设置】>【钢筋参数设置】

【设置】>【参数编辑器】：该设置可

以让导入后的板筋施工图的支座负筋只有一

侧有长度标注，可以使图面更加简洁！（如

果此处没有进行该设置便导入了板筋施工

图，也可以在“板筋编辑——负筋只标一侧”

下进行编辑达到相同的效果）（图 2）。

（4）板王导入板筋施工图：

【板转图】>【读原图数据】：在

PKPM.DWG 文件中读取原图数据，执行该

命令后根据命令提示进行操作，注意此步骤

中需要输入一个定位点，该点最好是数值模

型中较为准确的点（如竖向构件的边界点

等）。

【板转图】>【转换到用户图】：执行“转

换到用户图”命令，根据命令行提示选择梁、

柱、墙图层；另外，需要注意的是此步中仍

需输入一个定位点，此点必须与上一步中的

经明确

文字高度：建议住宅的文字高度取为 2.5

三、剪力墙施工图绘制

1. 主要工具：老虎后处理软件

2. TSPT 墙施工图绘制

（1）TSPT 主要参数设置

【搜索相关规定】：根据项目中墙柱的

具体大小进行相应调整；墙体最小长度比：

4（根据高规），小于此比例就默认为柱；

【约束暗柱】：暗柱长与 LC 长相关：

当暗柱的肢长与 LC 的长度相差小于一个纵

筋间距时，暗柱长度加长至 LC 的长度；

【拉筋的设置方式】：通常采用逐根设

置，也可以根据项目的情况进行修改；

【Lc 拉筋的设置方式】：通常采用逐

根设置，也可以根据项目的情况进行修改；

【比例】：根据公司习惯，大样图比例

修改为 1：25；抽筋图比例改为 1：50。

（2）埋入轴压比

通过【埋入轴压比】命令，可以将计算

模型中的轴压比埋入都剪力墙底图中，以便

后续生成边缘构件的时候，按照规范相关规

定生成对应的边缘构件。

（3）搜索图面

此处可以针对图中的暗柱、墙身及墙梁

进行搜索，搜索前须根据项目的具体情况修

改纵筋间距、抗震等级、地震烈度及边缘构

件的类型；搜索暗柱时如果已埋入轴压比，

则软件根据轴压比值，按照规范的构造要求

进行生成。

（4）埋入计算

把用户指定的计算模型的某几层计算结

果埋入到平面图中，计算结果包括柱配筋值、

暗柱配筋值、墙体配筋值、墙梁配筋值。

（5）构件归并

构件归并的过程其实就是程序对构件进

行编号的过程。

（6）平面标注

按现行制图规范 11G101 绘制平法施工

图。

（7）钢筋标注

在用户指定的区域内画出配筋图，这里

的区域是指构件归并时框选的范围。

结构设计后处理软件攻略文 / 杜明军

成都公司结构 3 室主任工程师助理

本文主要针对梁板柱构件的后处理制图

软件进行探讨，以便提高绘图效率，下面分

构件类型进行叙述：

一、板筋绘制

1. PKPM 模型生成板施工图流程

PKPM 计算板筋→ PKPM 绘制板筋→

板王前处理设置→板王导入施工图→板筋后

处理

（1）PKPM 计算板筋

需将模型中的降板关系修改正确，以便

在生成施工图时，板筋自行断开。

（2）PKPM 绘制板筋

PKPM 生成的板筋存在以下的不足：简

支边钢筋伸入板内长度并非到梁边的距离；

负筋伸入板内长度并不都是 50 的整数倍；

由于建模过程的不准确导致 PKPM 绘出的

板筋并不能与模板图对应等等。

（6）其他说明：

为了快速判定支座负筋伸入板内的长度

是否满足要求，可采用“板校核——显示房

间跨度”逐一查询各板板跨，并且程序可以

自动判定该板支座负筋伸入长度是否满足要

求。

二、梁配筋绘制

1. 主要工具：老虎后处理软件

2. 梁图生成主要参数设置（图 3）

（1）省不省贯通钢筋

不省贯通筋：较少使用

省直通筋一排：适用于框架柱结构层。

省直通筋二排：适用于剪力墙 / 异形柱

结构层。

（2）顶 / 底截面一种钢筋直径：

勾选此参数，程序将梁第一排钢筋采用

相同直径。当有 2 排钢筋时，第二排钢筋不

受此限制，需加选“顶底截面多排一种钢筋

直径”。见混凝土规范 11.6.7 条。

（3）支座顶筋面积 / 最小大于 4 顶筋

按省贯通筋 , 二排配：

同一编号的梁当跨度相差比较大时，某

一跨的顶筋面积比其它跨的最小顶筋面积 4

倍还多时，此跨的贯通筋直径由“贯通筋 ,

二排配”方法决定。

（4）柱支座顶筋拉通系数：

柱 / 墙两侧梁配筋有时相差较大，如果

全部拉通设置，比较浪费；所以在此留设参

数，用户可设置当两侧梁配筋相差多少时可

以拉通。

（5）柱墙梁等宽保护层厚度 ( 墙端梁

保护层厚度 )：

实际设计中梁与墙平面内相交时，往往

由于墙体暗柱配筋与梁纵筋相交过密，而难

以施工，故此处开放本参数便于用户控制。

（6）箍筋最大肢距：

350 宽次梁 , 最大箍筋肢距修改为 250,

可配 4 肢箍，最大箍筋肢距为非框梁的 , 框

架梁最大箍筋肢距取规范和此定义的小值。

3. 梁平法配筋图绘制（图 4）

梁集中力输出：以便复核吊筋

集中标注单设图层：以便利用后期的一

些插件出来

不标注构造腰筋：结构设计总说明中已

图 1 图 2

图 4图 3


轻松高效做专负——结构专业项目负责人项目管控流程总结

结构专负项目管控流程

文 / 王鹏

成都公司结构 3 室代主任

创新、技术、服务是基准方中的设计服

务理念，是基准方中在市场经济中高速发展

的重要保证。基准方中结构专业项目负责人

（以下简称“结构专负”）是处于这种环境

下的一个技术型的管理和服务工作岗位。

结构专负对内负责具体项目的运作，管

控项目的质量、进度；对外直接面对客户需

求，展现基准方中风采。是基准方中和结构

专业在践行“创新、技术、服务”理念过程

中非常关键的一环。

本人根据自身经历，认为结构专负在以

下几个方面的能力非常重要：

1）项目前期预判的前瞻性、准确性。

2）施工图过程中项目管控的计划性、

有效性。

3）后期服务过程中的专业性、及时性。

如何在专负岗位上做到上述要求，本人

对结构专负工作流程、要点及注意事项进行

了如下总结，希望此总结能够对结构专负有

一定帮助，不妥之处，敬请指正！

学术专题

第三章


现在看看我们自己的设计，这是我们

5 室做的世茂猛追湾项目，甲方要求的高宽

比也是非常大的，结构体系最大的高宽比达

10.5，难点就是较大的高宽比引起结构位移

指标难以满足规范要求，中震下，部分竖向

构件会产生拉力，导致构件体系上，截面大，

自重大，又导致更大的地震力，经计算分析，

最后解决这个难点有效的措施就是关键处剪

力墙采用钢板剪力墙，但经济性不大好。

这是我们 9 室做的龙湖大伞，椭圆最大

尺寸 41 米 X35 米，而上部外围的矩管尺寸

只能做 300mmX150mmX12mm，位移及强

度均不能控制，难点就在这里，采用钢拉索

是解决这个问题较好的方法，经计算分析，

位移、强度均满足要求，且经济性较好。

总之，从开始就全面合理地把握好结

构设计的本质问题（总体系、分体系、承载

能力与刚度分布、结构延性等），顾及关键

部位的细节或对关键构件提出明确的性能目

标，力求消除结构中的薄弱环节，重概念，

轻精度。对结构的难点部位采取措施，甚

至多重措施，通过计算分析或试验来证明

采取的措施是切实可行的，构造上保证采

取的措施也是可行的。

成的结果。

其实，造成这种情况，既有甲方当时的

不合理要求，也有我们设计自身的原因，一

是没有根据工程的特点，去争取一些有利条

件，结构总体系不合理，所有的难题都压到

构件体系，如上面的例子，腰桁架 + 伸臂桁

架 + 斜撑，墙厚 1.9 米，柱子 4 米 x5 米，

典型的肥墙、胖柱，自重也大，导致建筑骨

头多，肉少，经济性极差。这说明即使是国

内顶尖设计，如果条件不好，也是设计得差

强人意。

布置结构总体系阶段一定要多下功夫，

争取尽量多的有利条件，不能仅仅按建筑定

的框框做，建筑与结构一定要有机结合，结

构体系一定要优化，如果结构体系硬做，有

一些问题可能在结构体系是隐藏的，但在构

件体系会暴露出来（如上面所述的肥墙、肥

柱），构件体系的设计难度会非常大，结构

不合理的问题也会比较多，总体感觉有点勉

强为之，结构安全性、经济性降低。当然，

有些情况是我们不得已而为之。但也一定要

有一个行之有效的方法，通过结构来实现客

户更大的需求。注重结构概念设计是关键。

首先我们来看国内顶尖设计，深圳京基

100，高度 439 米，矩形平面，高宽比达 9.5。

这个高宽比是非常大的，正是由于高宽比的

原因，设计难度非常大，主要是：1、深圳

条件不是很好，风很大，地震也是七度，水

平侧向力很大；2、由于高宽比大，导致水

平侧向力的作用要再一次放大。

采用了框架 + 核心筒结构体系，但是还

远远不够，必须再加腰桁架、伸臂桁架，为

此加了 3 道伸臂桁架和 5 道腰桁架。即使这

样还没搞定，最后又在外面加了斜撑，等于

两边又增加了它的刚度，才马马虎虎满足规

范要求，还不完全满足，还讨价还价放宽了

一点。所有能用的方法基本上都用上去了。

这个工程地块不大，底盘尺寸才

57m×46m，原来是打算建 300 多米的，

后来由于业主想增高，要高过广州的，最好

是广东最高。但现在不是了，深圳平安大厦

600 多米了。由于它只能增高又不能把底盘

扩大，所以它的高宽比非常大，设计非常困

难。内筒的外墙达到 1.9 米厚，柱子达到 4

米 ×5 米，尤其是四个角柱，这样它结构占

的面积是相当大。这些都是结构比较硬来造

结构概念设计的重要性文 / 陈德良

董事 / 执行总工程师

首先清晰找出设计的难点解决难点的措施合理的计算分析

构造上的保证措施

图 1、世茂猛追湾项目

图 2、龙湖大伞效果图

图 3、龙湖大伞计算模型图

图 4、龙湖大伞最大平面尺寸

图 5、龙湖大伞数值风洞模型

图 6、龙湖大伞非线性屈曲稳定分析

深圳京基 100

图 3

图 4 图 5

图 6图 1 图 2


重庆华润万象城 T1 超高层塔楼设计难点分析文 / 吴启敏

成都公司结构 9 室副主任工程师

正截面采用 XTRACT 纤维截面软件

分析工具计算。跨层型钢混凝土柱材料选

用：混凝土 C60，纵筋 HRB400，型钢

Q345B。材料强度根据《混凝土结构设计规

范》和《型钢混凝土组合结构技术规程》确

定，截面纤维最大尺寸 50mm。KZ1~KZ3

截面 1400x1400，KZ4 截面 1700x1700。

KZ1~KZ4 内埋置型钢尺寸如图 2 所示。

C60 混凝土材料本构模型为 Mander 约

束混凝土模型，保护层为非约束混凝土模

型，钢筋和型钢为不考虑强化段的双直线型

模型，如图 3 所示。

经分析得到 KZ1~KZ4 大震不屈服荷载

组合值与承载力 N-M 曲线叠加，如图 4，5

所示。分析结果表明，跨层柱 KZ1~KZ4 在

控制工况内力组合下均未超过柱的屈服面，

且大震作用下柱也未出现受拉的情况，说明

跨层柱能够满足大震作用下不屈服的性能目

标的要求。

三、斜墙转换分析

T1 塔楼在 27~29 层（标高

138.400~146.400m）有一道墙体进行斜墙

转换，倾斜角度为 7.8°（图 6）。整体分

析时 SATWE 采用密集斜撑模拟，ETABS 采

用斜墙壳单元模拟。分析结果表明，整体参

数相似性很好，可以判断斜墙本身受力的合

理性；但考虑到恒载、活载以及地震工况下，

与斜墙相连的楼板将处于复杂受拉或者受压

的状态，对斜墙的抗震性能有较大影响，因

此对斜墙以及与之相连的楼板性能有必要进

一、工程概况

重庆华润万象城是集高端商业，餐饮娱

乐，办公及高档酒店于一体的城市综合体项

目。基地位于重庆市九龙坡区原建设厂临谢

家湾正街地块，本工程总规划用地共有 A、

B、C 三个地块，其中 A、B 地块为一期。

在本工程中存在一些设计的难点，其中 B 地

块的 T1 塔楼为一栋地下 3 层，地上 45 层，

房屋高度为 214.85m，采用钢筋混凝土框

架 - 核心筒结构形式，以办公为主，建筑面

积约为 10 万㎡的超高层建筑。该塔楼在底

部存在由于局部架空引起的跨层柱。在高区

27~29 层范围存在跨越 2 层高度的斜墙转

换。

二、跨层柱分析

T1 塔楼 1 层入口大厅建筑净空有使用

要求，需要架空部分楼板，形成楼板大开洞

和跨层柱（图 1），需要对此进行单独分析。

跨层柱抗震性能目标设定为大震不屈服。

1、大震下 1 层跨层柱剪压比验算

为保证跨层柱在地震作用下剪切破坏不

先于弯曲破坏发生，依据《高层建筑混凝土

结构技术规程》式 3.11.3-4 验算，大震不

屈服荷载组合为主控工况，荷载组合如下：

恒 +0.5 活 ± 水平地震作用。验算跨层柱在

1、2、3 层的剪压比，计算结果见表 1，结

果表明大震下跨层柱的剪压比均能满足抗剪

截面要求，且有较大的富余。

2、大震下 1 层跨层柱正截面验算

图 1、T1 塔楼 1 层入口大厅跨层柱示意图

图 2、跨层柱截面尺寸示意图

图 3、材料本构模型及截面纤维束示意图

图 4、KZ1~KZ3 正截面承载力验算

图 5、KZ4 正截面承载力验算

图 6、斜墙转换及计算模型示意图

图 1

图 3 图 5

图 4

图 2

(a) Mander 约束混凝土本构模型

(b) 钢筋本构模型

(c) KZ1~KZ3( 左 )、KZ4（右）截面纤维束示意图

(b) KZ4(a) KZ1~KZ3

图 6


斜墙转换范围竖向构件。

四、结论

1、对超高层建筑结构，底部跨层柱作

为关键构件，其受力分析非常重要，通过采

用 XTRACT 程序分析验证跨层柱能否满足

大震作用下正截面承载力的要求，不失为一

简单实用的方法。当然，同时要补充跨层柱

相关楼层楼板分析及跨层柱稳定性分析。

2、高位墙体收进或凸出，引起斜墙转

换，对结构的影响较大，会引起转换楼层处

应力集中。本文对大震下墙肢的受力分析表

明，斜墙的受力能满足设计性能目标的要求，

但楼板需要进行加强，以保证楼板混凝土开

裂退出工作后能够有效传递斜墙产生的水平

力，同时应对该范围的竖向构件和水平构件

进行适当加强。

图 7、地震作用下斜墙的轴向应力 (MPa)

图 8、大震作用下斜墙转换楼层楼板应力 (MPa)

图 9、斜墙转换范围增设井道隔墙示意图

(a) Y 向地震作用下斜墙下层（27 层）楼板拉应力

(a) X 向地震作用下斜墙的轴向应力

(b) Y 向地震作用下斜墙中间层（28 层）楼板拉应力

(c) Y 向地震作用下斜墙上层（29 层）楼板拉应力

图 8

图 9图 7

(b) Y 向地震作用下斜墙的轴向应力

行更详细的应力分析。

1、大震下斜墙的损伤情况

分析采用 ETABS 软件，对斜墙、楼板

采用细分壳单元（1m）。计算采用弹性楼板，

考虑结构大震不屈服下的荷载组合，不考虑

风荷载，材料采用标准值，考虑到大震作用

下结构刚度将退化，地震作用减小，计算中

阻尼比取为 0.06，连梁刚度折减系数取为

0.5。大震不屈服下的荷载组合为：恒 +0.5

活 ± 水平地震作用。

由图 7 可见，在主控工况下斜墙基本

上处于受压状态，仅在楼层中间部位墙体边

缘存在小范围的混凝土受拉，且拉应力小于

C50 混凝土抗拉强度，可以判断斜墙在大震

下基本处于弹性状态，必然满足大震不屈服

的要求。另外，斜墙长度 14550mm，厚度

400mm，墙肢最大组合内力为 25576kN，

V/0.15fckbh0=0.85 ＜ 1，说明大震作用下墙

肢不会发生剪切破坏，满足受剪承载力要求。

2、大震下斜墙上、中、下层楼板的损

伤情况

在大震作用下，楼板的性能目标定为混

凝土楼板允许开裂，开裂后楼板混凝土退出

工作，但保证楼板不发生屈服，确保大震下

仍能有效传递水平剪力且保证斜墙位置楼板

能够有效对斜墙起到拉结作用，此时，大震

下的楼板应力标准值应小于水平附加钢筋的

抗拉强度标准值（Y 向地震起控制）。

由图 8 可见，大震作用下楼板拉应力的

情况，核心筒周边、柱顶、以及和斜墙连接

的楼板拉应力均超过了 C35 混凝土的最大

拉应力 2.2MPa，峰值为 8MPa，位于 29 层

斜墙角部（图 7 中 1、2 点处），核心筒周

边拉应力平均约为 4MPa。为有效传递斜墙

产生的水平力，加强该范围结构，采取以下

措施：

1、与斜墙相连的周边楼板板厚

200mm、双层双向配筋且单层单向配筋率

达到 0.8%，除此外的核心筒及周边楼板板

厚 150mm、双层双向配筋且单层单向配筋

率到达 0.5%，以保证楼板混凝土开裂退出

工作后，楼板钢筋能对斜墙起到有效的拉结

作用；

2、在斜墙范围 27~29 层增设 3 道与斜

墙垂直的井道隔墙（一般楼层仅设有图 9 左

起第 2 道隔墙）来传递水平分力，并加强该

重庆华润万象城 T1 超高塔楼


性两个阶段进行，弹性阶段的计算分析针对

多遇地震下的设计，手段主要采用了振型分

解反应谱法（CQC），使用软件为 SATWE

及 MIDAS Building，另外采用弹性时程分

析法进行了多遇地震下的补充计算；中震下

弹塑性阶段的分析，采用 SATWE 对结构进

行等效弹性计算；罕遇地震计算分析，采用

EPDA 进行弹塑性动力时程分析及 SATWE

对结构进行等效弹性分析。

1、结构自振周期

图 6 为结构前 3 阶振型示意图，结构自

振周期列入表 2，扭转周期与平动周期比满

足规范相关要求。

2、楼层剪重比

本结构中 STAWE 计算结果 Y 方向

第一周期为 3.82s（Y 向楼层最小剪重比

二、结构体系

T1 塔楼为 8 度区超 B 级高度超限高层

办公楼，位于整个项目的东北侧，该办公楼

采用框架——核心筒的结构形式，为满足《高

层建筑混凝土结构技术规程》对最大层间位

移角的要求，结合建筑避难层设置两个有限

刚度结构加强层；框架柱采用型钢混凝土柱，

楼、屋面均采用现浇钢筋混凝土结构体系。

核心筒剪力墙抗震等级为特一级；加强层及

其上下一层外框架柱抗震等级为一级，其他

框架柱抗震等级为特一级。结构整体模型见

图 2，标准层结构平面布置见图 3，加强层

结构布置见图 4。

三、结构超限类型及程度

高度超限：186.3 米为超 B 级高度超

高层建筑，核心筒宽高比：1/14<1/12 ；考

虑偶然偏心的扭转最大位移比为 1.24 大于

1.2；2 层楼板开大洞，局部柱子为跃层柱；

带加强层的结构体系属于复杂高层。

四、结构抗震设计性能目标

本结构属于超 B 级高度（房屋高度

186.3m，B 级高度 140m，超 33%）。带

加强层的复杂高层建筑结构设计。结合本项

目的超限特点及与超限专家沟通，确定本项

目结构抗震性能目标如下表：

五、结构整体计算分析

本工程结构计算分析主要从弹性和弹塑

186.30 米，标准层建筑面积 1998.01m。建

筑效果图见图 1。

结构设计基准周期 50 年，设计使用年

限 50 年 , 建筑安全等级为二级，地基基础

设计等级为甲级。抗震设防类别为标准设防

类（丙级）；陕西大地地震工程勘察中心

2013 年 1 月提供的《沣东新城华润城市综

合体建设项目工程场地地震安全性评价》，

本工程设防烈度按 8 度（0.2g），场地类别

为Ⅱ类，设计地震分组为第一组 ,《安评报告》

提供的场地设计地震反应谱参数如下表：

一、工程概况

华润置地 . 万象城一期项目位于西安城

西沣渭新区的三桥区域。东接西三环，西接

绕城高速，距离未来沣渭新区的中央商务核

心区约 6Km，世纪大道从规划区中部穿过。

三桥区域以及沣渭新区在“西咸一体化”中

处于重要位置，是西安和咸阳连接带的中点，

又是西安向西发展的必经之路。本项目占地

61173.15 ㎡，东北面为一条 30m 宽的市政

道路三桥新街，西北面为市政道路天台六路，

以及东南面为市政道路西户路，西南面为华

宇凤凰城用地。本项目地上由 01、02 号楼

组成，其中 01 号楼为带四栋高层主体的高

层建筑，塔楼有四栋（T1~T4），其中 T1

塔楼为超高层建筑，层数为 41+4，高度为

西安万象城 T1 塔楼结构设计文 / 崔可佳

西安公司结构 2 室副主任工程师

图 1、西安万象城 T1 塔楼效果图

图 2、结构整体模型

图 3、标准层结构平面布置图

图 4、加强层结构布置

图 5、二层楼板结构开大洞

图 6、结构前 3 阶振型

场地基本风压为 0.35Kn/m2, 地面粗糙类别为 B 类。

图 2 图 3 图 4

图 5 图 6

图 1


3.03%）,X 方向第一周期为 3.74s（X 向楼

层最小剪重比 3.07%）, 均满足《建筑抗震

设计规范 GB50011-2010 统一培训教材》

的要求。

3、楼层框架承担倾覆力矩分析

根据《高规》8.1.3 条规定，应根据在

规定水平力作用下结构底层框架部分承担的

地震倾覆力矩与结构总倾覆力矩的比值，确

定相应的设计方法。当框架部分承担的地震

倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的 10% 但不

大于 50% 时按框架 - 剪力墙结构进行设计。

计计算结果表明，本工程在规定水平力下，

底层（嵌固端）框架柱承担的地震倾覆力

矩 X、Y 向分别为 36.26% 和 30.84%，属

于框架 - 剪力墙 ( 框架 - 核心筒 ) 的设计范

围。

4、框架承担的楼层剪力分析

本工程最大楼层框架承担剪力百分比超

过 10%（除加强层），但有的楼层框架承

担的百分比小于 20%（详见上表），应对

框架承担的剪力进行调整。考虑到本结构为

超 B 级高度的超高层建筑，经与超限专家沟

通，本项目按 1.2*min（0.2VO 或 1.5Vf,max）

进行调整。

5、弹性动力时程补充计算

本工程选用了两组双向天然波

USER1、USER2 和一组安评提供的双向人

工波 USER3（上述地震波为陕西大地地震

工程勘察中心提供），其频谱特性在统计意

义上与规范及安评反应谱相符（即时程反应

谱在结构主要周期点上与规范及安评反应谱

相差不超过 20%），最大峰值加速度主方

下控制墙体最大拉应力不超混凝土受拉强度

标准值的 2 倍；4) 超压比超 0.3 的墙肢设置

约束边缘构件。

2、外围型钢混凝土柱设计

中震及大震验算设计时，建立型钢混凝

土的 XTACT 纤维束模型，计算出型钢混凝

土柱的 N-M 曲线，并与 satwe 计算结果发

生关系以判断柱是否发生屈服。

3、加强层伸臂桁架设计

加强层伸臂桁架设计时，不考虑楼板的

有利影响，水平力完全由桁架杆件进行承担。

上述验算结果表明腹杆、弦杆均可满足小震、

中震下的设计要求，伸臂桁架整体能够满足

既定性能目标的要求。

七、基础设计

该办公楼基础采用钻孔灌注桩（直

径 800mm）+ 筏型基础，以粗砾砂作

为桩端持力层，其中筏板厚度暂定为

3200~2900mm，桩长 56m。经过 PKPM 及

YJK 比较计算表明，基础满足承载力及正常

使用要求。

八、结论

依据《高层建筑混凝土结构技术规程》，

通过各个设防水准的抗震计算分析表明本结

构初步设计方案在小震时能充分保证各构件

处于弹性状态；中震时关键构件正截面不屈

服、斜截面抗剪弹性；大震时伸臂桁架的支

撑柱不屈服，底部及加强层筒体中度损坏，

但不发生剪切破坏，耗能构件屈服，薄弱部

位层间变形满足规范要求，结构能够实现预

期的抗震性能目标。结合以上提出的对相对

薄弱部位的加强措施，通过计算分析认为本

报告分析结果合理有效，综合评定该结构安

全适用、经济合理、施工方便。

向为 71cm/s2，次方向为 60.35 cm/s2，持

时按时程记录时长，计算步长为 0.02s。各

条波的地震影响系数曲线与规范地震影响系

数曲线对比见图 7。各条波计算的最大层间

剪力和反应谱计算的最大层间剪力结果见

图 8。3 条波作用下，结构底部剪力均大于

CQC 法的 65%，底部剪力平均值大于 CQC

的 80%，满足相关规范要求。

6、中震计算

根据既定性能目标采用 SATWE 等效弹

性计算方法做中震不屈服、中震弹性设计，

允许结构的次要部位损坏，填充墙允许开裂。

考虑到第一道防线剪力墙中的连梁开裂，

连梁刚度折减到 0.5，多遇地震影响系数取

0.45，考虑偶然偏心和双向地震作用，周期

折减系数取 1.0，中梁刚度放大系数按 2010

规范取值，阻尼比取 5%，抗震等级改为 4 级，

其余同多遇地震弹性分析参数。计算结果表

明，在设防地震荷载作用下，底部加强区墙

体偏心受拉，配筋较弹性计算大幅增加。

7、动力弹塑性分析

采用 EPDA 对结构进行动力弹塑性时

程分析，选用了两条单向天然波 USER4、

USER5 和一条安评提供的单向人工波

USER6（地震波为陕西大地地震工程勘察中

心提供），分别作用到 X、Y 两个方向上。

其频谱特性在统计意义上与规范及安评反应

谱相符（即时程反应谱在结构主要周期点上

与规范及安评反应谱相差不超过 20%），

最大峰值加速度主方向为 400cm/s2，持时

为 5~10 倍自振周期，计算步长为 0.02s。

计算结果表明罕遇地震下 X 方向最大层间

位移角为 1/150,Y 方向最大层间位移角为

1/119, 变形均不大于规范塑性变形的限值

（1/100）, 计算结果见图 9。

六、结构设计中的关键及构件的合理化

设计

1、核心筒剪力墙设计

核心筒作为主要抗侧力结构，采取了以

下措施以提高其抗震性能：1）底部加强区、

加强层及其上下一层按正截面承载力不屈

服、斜截面抗剪弹性设计 , 其余位置按正截

面承载力不屈服、斜截面抗剪不屈服设计；

2）严格控制墙体轴压比不超 0.4；3）中震

图 7、地震影响系数曲线

图 8、最大楼层剪力曲线

图 9、罕遇地震作用下结构最大层间位移角

图 10、型钢混凝土 XTRACT 纤维束模型

图 11、加强层伸臂桁架计算简图

图 12、桩筏基础平面布置图

图 7

图 8

图 10

图 11 图 12

图 9


者差值将有所不同，由此所得计算结果必有

不等的数值，甚至相反的结论 [5]。

《混规》[3] 第 5.5.1 条第 2 款指出：弹

塑性分析的材料性能指标宜取平均值。《高

规》[2]5.5.1 条第 4 款：

应根据预定的结构抗震性能目标，合理

取用钢筋、钢材、混凝土材料的力学性能指

标以及本构关系。

对于宜采用平均值的理由规范并未详

述。而式 (1)、(2) 中变异系数 δc 为标准差

与强度平均值的比值，它是全国各地施工单

位的施工技术与管理水平、现场搅拌或商品

混凝土制备工艺、施工季节和环境条件等方

面因素的综合体现，并且（统计）平均值

fcm/ ftm 未经材料分项系数调整，因此 , （统

计）平均值 fcm/ ftm 最为合理、可靠。两种材

料的性能指标相对值（比值或差值）与实验

实测值的比值接近，按此进行结构分析可得

到较为准确的计算结果。依据 2008~2010

年对我国商品混凝土参数统计得出的变异系

数 [3]，可得出（统计）平均值 fcm/ ftm 见下表 2。

fcm= fck/(1-1.645δc) (1)

ftm= ftk /(1-1.645δc) (2)

混凝土（统计）平均值一览表表 2

以某框架核心筒结构为例，分别采用标

准值、（统计）平均值进行在相同条件下（实

配钢筋、地震波等）的响应（位移、损伤）

分析，详见图 1、图 2。结果表明：各项结

果指标均有较大差异，损伤形态也不尽相同。

现有的动力弹塑性分析软件可以采用平

均值的有：

midas Building、ABAQUS、EPDA 及

Perform-3D 等，而 GSNAP 则无法实现。

1.2 几何模型等效

瑞利阻尼为经典阻尼 [8]，即结构的质量

矩阵和刚度矩阵的线性组合。当已知第 r 振

型的阻尼和频率以及第 s 振型的阻尼和频率

时，瑞利阻尼可按下面公式计算。其中 :

[C]= a0 [M]+ a1 [K] (3)

ξi=1/2(a0/ωi+a1ωi) (4)

式中：

a0——2ωrωs (ξrωs-ξsωr)/( ωs2-

ωr2); (5)

a1——2(ξsωs-ξrωr)/( ωs2-ωr

2);

(6)

为了控制结构系统内的阻尼比不至于

过大，需对高阻尼比进行消除，此时，质

量系数 a0 用于消除低频阻尼，刚度系数

a1 用于消除高频阻尼。由于很少能够得到

阻尼比随频率变化的详细信息，因此，通

常假设应用两个控制频率的阻尼比相同：

ξr=ξs=ξ(ξ 为结构阻尼比 )，则可将式

(5)、式 (6) 简化为：

a0——2ωrωsξ/( ωs+ωr);　　(7)

a1——2ξ/( ωs+ωr); 　　　 (8)

实际工程中，可将 ωr 取为结构的基频

（第一振型频率），ωs 取为动力反应有明

显贡献的高阶振型频率或高阶段振型的典型

代表。以某框架核心筒为例，其前三阶主要

振型形态见图 6，前 9 阶振型频率见表 3，

则宜采用两个基本振型频率 ω1=0.58889 与

ω6=6.3051，计算得出质量矩阵系数：a0=

0.3869；刚度矩阵系数 a1=0.0028 ，此阻尼

模型假定为 Model 1。而采用前两阶振型及

忽略刚度矩阵系数（假定为 Model 2）的做

法将得到不保守的结果（上述两模型对比结

果详见图 7、图 8）。

主要振型频率一览表表 3

2 结论与建议

理论分析与对比结果显示：（1）混凝

土材料强度的统计平均值是反映其各方面影

响因素的典型代表，与实际材料属性最为接

近（前提为无法采用材料实测值）；（2）

采用通用有限元计算时，应采用符合构件受

力特征及配筋形式的等效几何模型。（3）

普通钢支撑应考虑受压屈曲导致承载力降低

的恢复力模型。（4）瑞利阻尼质量矩阵与

刚度矩阵系数宜取为基本振型与典型高阶振

型的组合求解值。

关于进行动力弹塑性分析几个问题的探讨文 / 王明

成都公司结构 5 室

0 引言

新版《抗规》[1]、《高规》[2] 、《混规》[3] 均对弹塑性分析提出了新的要求。其中，

《高规》规定应对下表 1 中各类高层进行弹

塑性分析。

《高规》弹塑性分析规定表 1

《超限审查要点》[4] 要求：高度超过

200m 应采用动力弹塑性分析；高度超过

300m 应做两个独立的动力弹塑性分析。

一、几个问题的探讨

1.1 材料强度指标取值

在进行动力弹塑性分析时，钢筋和混凝

土的应力（应变）都不按比例增长，而是一

个复杂的非线性过程，主要取决于钢筋和混

凝土各自的本构关系，以及二者性能指标的

相对性，当钢筋和混凝土的强度和变形采用

不同的指标（设计值、标准值、（统计）平

均值、或试验实测值），二者的相对比值或

由于通用有限元软件 ABAQUS 的显式

分析模块不支持在混凝土杆单元中植入配

筋，需用户自行将配筋等效成箱型截面杆或

工字形截面 ( 见图 3)。依据构件的受力特征

及配筋形式，应将梁内钢筋等效为 H 型钢，

将柱内钢筋等效为矩形钢管为宜，等效原

则为面积与惯性矩相等较为合适（可忽略 H

型钢腹板部分面积进行简化计算）。

1.3 普通钢支撑恢复力模型

超高层结构常常需要设置加强层（伸臂

桁架 + 腰桁架），常采用人字形布置（其下

设置满足建筑净高要求的通道）的钢支撑（普

通支撑或防屈曲支撑）, 现有弹塑性分析软

件 ( 如 midas Building、EPDA 等 ) 均默认

为双线性恢复力模型 ( 见图 4)。但是与防屈

曲支撑相比，普通钢支撑由于初始几何缺陷

的存在，受压时发生屈曲，且屈曲承载力与

卸载后刚度不断降低（见图 5-a），依据试

验结果（文献 [6]），受压屈曲承载力约为受

拉承载力的 2/3。可采用如下两种方式进行

较为正确的模拟普通钢支撑的滞回性能：

（1）塑性铰模型（如 midas

Building）。可直接将受压特征值折减，参

考值可取为 0.67。

（2）纤维束模型（如 MARC）。可在

支撑中部引入初始缺陷 [7]。

1.4 阻尼矩阵

(a) 标准值1st mode (a) Model 1 (a) Model 1(b) Model 2 (b) Model 22nd mode 3th mode

(a) 标准值

图 1

图 4

图 6 图 7 图 8

图 5

图 2

图 3

(b) 平均值

(b) 平均值

图 1、T=4s（第 200 步）X 向位移

图 2、受压损伤

图 3、钢筋混凝土杆件等效示意图

图 4、双线性恢复力计算模型

图 5、钢支撑恢复力模型

图 6、前三阶振型图

图 7、受压损伤

图 8、受拉损伤


PKPM 实现过程如下：

stawe--- 分析与设计参数补充定

义 --- 荷载组合，然后勾选“采用自定义

组合及工况”，再单击“自定义”按钮，设

置见（图 6）。

在弹出“自定义组合及工况”窗口中，

将仅考虑竖向地震（或称 Z 向地震）工况的

竖向地震组合系数改为调整后的值（图 7）。

4.2、隔震支座的布置

本工程采用的橡胶隔震支座，在选择其

直径、个数和平面布置时，主要考虑了以下

因素：

（1）根据《抗规》12.2.3 条，同一隔

震层内各个橡胶隔震支座的竖向压应力宜均

匀，竖向平均应力不应超过乙类建筑的限值

12Mpa。

（2）在罕遇地震作用下，隔震支座不

宜出现拉应力，当少数隔震支座出现拉应力

时，其拉应力不应大于 1MPa。

（3）隔震支座的极限水平变位应小于

其有效直径的 0.55 倍和各橡胶层总厚度 3

倍二者的较小值。

本工程共使用了 29 个支座，各类型支

座数量及力学性能详见表二。隔震支座平面

布置见（图 8）。隔震结构屈重比为 0.025。

表二、有铅芯隔震支座力学性能参数

4.3、隔震支座在 Etabs 中的输入

根据隔震支座的力学性能参数在 Etabs

中的“定义 / 连接属性 / 添加新属性”来定

义隔震支座。用 LRBxxx 和 GAPRxxx 两

个连接属性来模拟隔震支座。LRBxxx 中

可以确定隔震目标降低一度。

对上部结构降低一度半设计的理解需强

调三点：一、当地的抗震设防烈度并没有降

低，仅仅水平地震作用降低，上部结构抗震

措施可以适当降低；二、整个结构的抗震能

力没有降低，相反结构的抗震能力大大提高；

三、降低一度半也仅指降低水平地震作用，

竖向地震作用保持不变，特别对于高烈度地

区，隔震建筑设计中考虑的竖向地震作用比

传统抗震建筑大的多。

4、上部结构设计

接下来以苏家塘幼儿园 ( 图 3) 为例进行

说明。苏家塘幼儿园为 3 层现浇钢筋混凝土

框架结构，无地下室，房屋高度为 12.150 米。

4.1、PKPM 建模

隔震结构体系分成上部结构、隔震层、

隔震层以下结构和基础四部分。隔震层单

独作为一个标准层，隔震层的板厚不小于

160mm，隔震层的净空应不小于 800mm。

4.1.1、SATWE 参数设置

1）、柱底铰接：考虑到隔震橡胶支座

的抗扭刚度、抗弯刚度相对混凝土柱非常小。

PKPM 中 satwe 的“特殊构件补充定义”的

“特殊柱”选择“柱下端铰接”，具体如（图

4）。

2）、底层柱弯矩放大系数：框架

结构底层柱下端放大系数详《抗规》

（GB50011-2010）第 6.2.3 条。对于隔震

结构，柱下端弯矩调整应在隔震层上面一层

柱。隔震层设置为地下室（层数为 1，嵌固

层为 2），对应地下室信息中把“土层水平

抗力系数的比例系数（M 值）”填为 0。因

为上部结构的嵌固点近似在隔震层。

3）、地震信息：“抗震等级”按设防

目标（降低一度或一度半后的烈度）选取，

轴压比按没有降低烈度前对应的抗震等级控

制。可以在计算结果中人为校核轴压比是否

满足要求。“水平地震影响系数最大值”取

设防目标所对应的值。“地震信息”中设防

烈度填本地设防烈度，地震影响系数最大值

填隔震后的 αmax1（图 5）。

4）、竖向地震作用荷载组合：选取“采

用自定义组合及工况”把 Z 向地震的组合系

数由 0.5 或 1.3 调整为隔震后的荷载组合系

数，保证竖向地震作用同隔震前相等，隔震

结构竖向地震荷载组合系数详表一。

建筑结构隔震设计文 / 陈小锋

昆明公司结构室主任工程师助理

一、隔震基本原理

在房屋基础、底部或下部结构与上部

结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等

部件组成具有整体复位功能的隔震层，以延

长整体结构体系的自振周期，减小输入上部

结构的水平地震作用（竖向地震作用不能减

小），达到预期防震要求。

图 1（a）结构悬浮于地面，地震作用

不会对结构产生作用，但由于结构存在自重，

这种情况不可能存在。为承担结构自重，用

摩擦非常小的滚珠代替，如图 1（b），滚

珠为竖向支持结构，而在水平方向与悬浮近

似，这样在水平地震作用下结构不会产生响

应，但结构会滑移到其他位置而不能复位。

为使结构复位，需要在结构中设置弹簧，如

图 1（c），但如果仅有弹簧，一旦产生振

动就很难停止，因此，必须在机构中设置阻

尼装置，以阻止振动的持续，如图 1（d）

所示。隔震装置可以看成是由滚珠、弹簧、

阻尼构成。滚珠的作用是在竖向支撑建筑物，

而在水平向可以自由滑动，弹簧对结构进行

复位，阻尼消减振动的幅度。其中，弹簧和

阻尼的大小会影响减震的效果。

二、建筑结构隔震设计

1、隔震设计流程

目前，我国隔震设计采用分部隔震设计

方法，即整个隔震结构设计分为四部分：上

部结构设计、隔震层设计、下部结构设计和

基础设计。先根据隔震层位置和隔震目标等

条件，使用 PKPM 进行上部结构的设计，

然后根据 PKPM 模型进行隔震层设计，通

常采用ETABS\SAP2000或MIDAS 等软件。

隔震层设计完毕后，将提供罕遇地震下各个

支座的剪力、轴力和位移，据此进行下部结

构和基础设计。隔震设计流程如（图 2）所示。

2、确定隔震层位置

2.1、隔震层一般设置位置

对有地下室的建筑，可以将隔震层设置

在地下室这一层，隔震支座放置位置一般放

在地下室柱顶，这样可减少单独设置隔震造

成费用增加，得到良好的经济性。

对于地下室层高比较高的建筑，可将下

支墩做成牛腿，也可以在下支墩顶部设置拉

梁，还可以单独做一个隔震层。

2.2、人防建筑隔震层设置位置

对于有人防要求的建筑，其隔震层应设

在人防地下室的上面一层。

2.3、隔震层层高

对没有地下室的建筑，需要增加一层

作为隔震层，这一层层高不宜太低，一般

梁底到地面净高不小于 600mm，建议不小

于 800mm。这一要求主要是为了便于日后

的隔震层维护和检修。这一层的层高至少为

“800+ 梁高”。

3、初定隔震目标

设计时，可以假定隔震后的水平地震

影响系数 αmax1，由 β= αmax1* ψ/

αmax 计算出 β。再查 β 是否满足《抗规》

12.2.5 条条文说明中表 7 的要求。

根据经验，场地条件较好，属于Ⅰ、Ⅱ

类场地，上部结构比较规则、质量和刚度分

布均匀。层数 6 层及以下时，多采用框架

结构，可初步确定隔震目标为降低一度半；

6~12 层时，位于高烈度区，一般会采用框

剪结构或剪力墙结构，可以确定隔震目标降

低一度或一度以上；对12~22层的隔震建筑，

图 1

图 3

图 4 图 5

图 2

图 6 图 7

图 1、隔震结构基本原理示意图

图 2、隔震设计流程图

图 3、苏家塘幼儿园

图 4、柱底铰接示意图

图 5、“地震信息”参数设置示意图

图 6、“荷载组合”参数设置示意图

图 7、修改竖向地震作用系数示意图

注：表中括号外的数值用于仅考虑竖向地震作用时，括号内的数值用于同时考虑水平及竖向地震作用时。


反映竖向受拉刚度（取支座竖向总刚度的

10%）、等效水平刚度、屈服前刚度、屈服

后刚度、屈服力。GAPRxxx 中反映竖向受

压刚度（取支座竖向总刚度的 90%）。

在“1.0 恒载 +0.5 活载 +1.0 风荷载 ”

的荷载组合下，验算隔震支座的压应力不超

过《抗规》表 12.2.3 橡胶隔震支座压应力

限值即可。

5、隔震层设计

5.1、隔震结构动力分析及计算

隔震设计需要满足上部结构达到减震效

果的同时，隔震层位移不能大于隔震器的水

平极限变形。上部结构的减震效果可用“水

平向减震系数”来定量确定，因此，隔震结

构的动力分析主要围绕着求解水平向减震系

数和隔震层位移这两个参数进行。隔震结构

的分析计算步骤如（图 10）所示。

(1) 地震波输入

根据《抗规》和场地条件，选择适合工

程的地震波。所选地震波的有效峰值、频谱

特性、持续时间等主要参数基本与场地参数

（未隔震的烈度）符合即可。

（2）计算结果分析

在隔震结构设计中，用时程分析法的结

果与振型分解反应谱法的结果进行比较，实

际操作有一定困难。即使使用振型分解反应

谱法，也不能保证得出比简化计算方法更为

满意的结果，因此，为便于设计人员操作，《建

筑工程抗震性态设计通则》规定时程分析法

简化计算方法—-- 等效侧力法的计算结果

进行比较，最终确定体系的地震反应标准值。

《建筑工程抗震性态设计通则》11.2.3

条 4 款规定：时程分析计算结果与等效侧力

方法计算结果应按下列规定进行比较，确定

隔震房屋的地震反应标准值：

1）在设防烈度或设计基本地震加速度

作用下，由时程分析得出的隔震层最大位移

小于等效侧力法计算结果的 0.9 倍时，取 0.9

倍的等效侧力法计算结果，否则，取时程分

析法计算结果。

2）在罕遇地震作用下，由时程分析得

出的隔震层最大位移小于等效侧力法计算结

果的 0.8 倍时，取 0.8 倍的等效侧力法计算

结果，否则，取时程分析法计算结果。

3）由时程分析法得出的隔震层剪力小

于等效侧力法计算结果的 0.9 倍时，取 0.9

倍的等效侧力法计算结果，否则，取时程分

析法计算结果。

4）对上部结构规则的隔震房屋，当时

程分析法得出的楼层剪力小于等效侧力法计

算结果的 0.6 倍时，取 0.6 倍的等效侧力法

计算结果，否则，取时程分析法计算结果。

5）上部结构不规则的隔震房屋，当时

程分析法得出的楼层剪力小于等效侧力法计

算结果的 0.8 倍时，取 0.8 倍的等效侧力法

计算结果，否则，取时程分析法计算结果。

通过计算得出最终结果后，还需对这些

结果进行分析。只有计算结果满足了预期的

减震目标，才能进行后续的设计。判别计算

结果是否满足预期的减震目标，主要是判断

β 不超过预期值和隔震层位移不超过限制

值。注意隔震支座水平位移的验算是在罕遇

地震作用下进行计算的。

5.2、隔震层分析和设计

隔震支座的抗震验算：受压承载力、罕

遇地震下隔震支座的最大水平位移、隔震支

座的水平屈服荷载和弹性水平恢复力验算、

隔震支座在罕遇地震作用下的拉应力验算。

隔震支座的受压承载力验算要求详《抗

规》12.2.3 条。

隔震支座罕遇地震最大水平位移验算要

求详《抗规》12.2.3 条。

隔震支座的水平屈服荷载和弹性水平恢

复力验算详《叠层橡胶支座隔震技术规程》

4.3.4 和 4.3.6 条、《建筑工程抗震性态设计

通则》11.2.5 条。目的是保证隔震层在风荷

载和微小地震动作用下，隔震层不屈服，防

止产生较大位移影响隔震建筑的适用性，并

在多次地震作用后仍具有良好的复位性能。

隔震支座在罕遇地震作用下的拉应力验

算详《抗规》12.2.4 条。

6、下部结构设计

1)、按照《抗规》12.2.9 条第 1、2 款：

隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震

结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水

平力和力矩进行承载力验算。

2）、隔震层以下构件（包括地下室和

隔震塔楼下的底盘）中直接支承隔震层以上

结构的相关构件，应满足嵌固刚度比和隔震

后设防地震的抗震承载力要求，并按罕遇地

震进行抗剪承载力验算。这里嵌固刚度比，

对于基础隔震无须考虑，对于层间隔震，即

隔震层以下的刚度 / 隔震层以上一层的层刚

度≥ 2 即满足嵌固刚度比要求。隔震层以下

地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角

应满足《抗规》表 12.2.9 要求。

3）、层间隔震建筑，隔震层以下结构

宜采用 ETABS 整体建模分析，将隔震支座

建入模型，计算分析得到下部结构内力，以

设计下部结构。层间隔震，整体建模得到内

力结果比较准确，由于 PKPM 无法准确隔

震层的影响，避免 PKPM 模型计算下部结

构内力过大而造成浪费。

7、基础设计

《抗规》第 12.2.9 条 3 款：隔震建筑

地基基础的抗震验算和地基处理仍按本地区

抗震设防烈度进行，甲、乙类建筑的抗液化

措施应提高一个液化等级确定，直至全部消

除液化沉陷。

三、隔震构造措施

在构造上，要实现隔震要求将上部结构

与周围的土体脱开一定的距离。隔震建筑与

非隔震建筑之间不宜小于 200mm 与 1.2 倍

罕遇地震下的位移；隔震建筑与隔震建筑之

间不宜小于 400mm 与最大水平位移之和。

上部结构和下部结构之间，应设置完全

贯通的水平隔离缝，缝高可取 20mm，并用

柔性材料填充；当设置水平隔离缝确有困难

时，应设置可靠的水平滑移垫。

穿越隔震层的门廊、楼梯、电梯、车道

等部位，应防止可能的碰撞。在设备穿越隔

震沟或隔震缝时应做柔性连接，保证在地震

作用下，设备管线不损坏及不影响隔震建筑

的位移变形。隔震缝、管线连接的做法参考

图集《楼地面变形缝》04J312 以及《建筑

结构隔震构造详图》03SG610-1。

隔震支座的相关部位应采用现浇混凝土

梁板结构，现浇板厚度不小于 160mm。隔

震层顶部梁板的刚度和承载力，宜大于一般

楼板的刚度和承载力。

图 8

图 9

图 10

图 8、隔震支座编号及布置图

图 9、隔震支座在 Etabs 中的模拟

图 10、隔震结构分析计算步骤示意图


一、岩石基础变形设计、稳定性验算：

1、变形设计：重庆地区位于基岩上的甲、

乙级建筑物基础（桩基、条基、独基），一

般均采用中风化基岩作为持力层（偶有多层

丙级建筑物基础也采用强风化基岩作为持力

层），基岩弹性模量较大，不用按地基变形

设计。岩质地基上的高层建筑和与其相连的

裙楼基础间，可不设沉降缝。

2、稳定性验算：

1）地基稳定性：岩石边坡上基础的布

置应满足重庆地方规范《建筑地基基础设计

规范》（DBJ50-047-2006）中 4.4.3 条相

关规定。

注：适用于坡高小于 15m 且无外倾结

岩石地基基础设计要点文 / 张勋

成都公司结构 4 部技术副总监 / 结构 5 室主任工程师

表 4.4.3 岩质边坡上的基础设置要求

均视地下室非掩埋，按地上裙房考虑，嵌固

点取至地下室底。

2、主楼如与全掩埋地下室通过变形缝

脱开，且主楼仅有核心筒吊层至地下室标高，

嵌固点取至主楼地面。

3、主楼如与全掩埋地下室连在一起，

且地下室顶板和主楼一层板高差小于1m时，

主楼结构高度起算位置为主楼一层板面。

4、吊脚楼剪力墙加强区高度分别取最

低嵌固点到大屋面高度和最高嵌固点到大屋

面高度的 1/10，并从相应嵌固点往上计算，

取标高较高处为加强区顶面位置，并向下延

伸到最低嵌固点。

四、桩基础设计：

1、无特殊情况桩基础承载力按照嵌岩

桩设计，承载力计算按照《建筑桩基技术规

范》（JGJ94-2008）第 5.3.9 条计算。

1）砂岩 frk 取饱和单轴抗压强度标准值，

黏土岩（泥岩、泥质砂岩、砂质泥岩）frk

国标《地基基础设计规范》5.1.4 条：

高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载

力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的

高层建筑，其埋深应满足抗滑稳定性的要求。

地标《地基基础设计规范》4.1.5 条：岩质

地基上高层建筑基础埋深可不受此（土质地

基埋深）限制，但应满足抗滑和抗倾覆要求。

重庆地区分两种情况：1、场平后已到

基岩，抗倾覆通过刚重比复核，抗滑移不考

虑（基底与岩石的摩擦系数可达到 0.65，

远大于基底水平剪力）。2、场平后未到基

岩，基础常采用桩基础加抬墙梁的方式，按

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第 5.7

节计算桩基水平承载力，大于基底剪力即认

为满足滑移的要求，此时埋深也不用满足《建

筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

中 5.1.4 条的要求。

三、地下室嵌固及地下室底板设置：

1、地下室如有一侧或几侧临空或开敞，

构面的非极软岩岩质边坡，其余情况应验算

地基的稳定性或将基础埋深加大。

2）基础稳定性：基础设计应满足重

庆地方规范《建筑地基基础设计规范》

（DBJ50-047-2006）中8.1.6条相关规定。

注： 1、存在单面挡土的情况时，均应

验算建筑物的倾覆稳定性，设计中常采用将

挡墙推力按节点输入计算模型的方式来复核

倾覆稳定性，同时复核建筑物施工期间倾覆

稳定性（不考虑活载、隔墙、面层；根据回

填时对应楼层高度）是否满足要求。 2、采

用原槽浇灌的浅基础不用验算滑移稳定性。

3、填方区桩基水平承载力大于基底剪力认

为满足滑移的要求。

二、基础埋置深度要求：

宜宾三江口城市规划

取天然湿度单轴抗压强度标准值 ( 施工期和

使用期不致遭水浸泡 )。

2）嵌岩段侧阻和端阻综合系数 ζr 根

据嵌岩深径比 hr/d、岩石软硬程度和成桩工

艺按《建筑桩基技术规范》表 5.3.9 取用，

对于人工挖孔桩（清底干净），ζr 取表中

数值的 1.2 倍，未采用泥浆护壁的旋挖桩不

考虑此放大系数。

3）深径比 hr/d 指嵌岩深度与扩大头直

径之比，椭圆桩采用短方向扩大头直径，椭

圆桩 ζr 取表中数值，不考虑 1.2 倍的放大

系数。

2、如泥岩单轴抗压强度标准值特别低（

frk ≤ 3MPa），常建议甲方委托地勘单位

采用深层平板载荷试验确定岩石的承载力特

征值 fak，此时承载力特征值一般为地勘初

始建议值的 2 倍左右，再根据实验结果按《建

筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第 5.3.6

条相关要求设计桩基础，此时桩基按端承桩

设计。

3、桩身承载力设计：承受水平荷载


的建筑物，应按《建筑桩基技术规范》

（JGJ94-2008）第 5.7 节相关要求验算桩

水平承载力；轴心受压桩应按《建筑桩基技

术规范》（JGJ94-2008）第 5.8 节相关要

求验算桩正截面受压承载力。

桩身配筋：大于等于 800 的桩，均按

照 0.2% 纵筋配筋率设计，箍筋采用螺旋箍，

箍筋直径不应小于 6mm，间距 200。

桩长：总桩长按 3D（D 为扩大头直径）

及 3m 的较大值控制。

4、基础梁设计：

1）桩间联系梁（DL）设计：DL 按照《建

筑桩基技术规范》JGJ94-2008 第 4.2.6 条

设置，按条文解释 4.2.6.4 进行截面和配筋

设计。当桩与柱的截面直径比大于 2 时（或

桩惯性矩大于柱的 8 倍），或场平后基岩外

露且基岩较完整，认为桩顶有可靠约束，桩

顶可不设置 DL。

2）抬墙梁（JKZL）设计：JKZL 平

面内受力按照《混凝土结构设计规范》

GB50010-2010 附录 G 计算，深梁高度按

一层高度取用。挡墙下 JKZL 平面外受力采

用理正工具箱或 PKPM 单独建模计算。当

平面外计算跨度较大时（大于 5m），常在

平面外增加“八”字型斜撑，斜撑支撑于临

近桩顶，以减小计算跨度。

五、浅基础（扩展基础）设计：

1、地基承载力计算：

按《建筑地基基础设计规范》

（GB50007-2011）中 5.2 节相关要求进行

地基承载力计算。持力层除强风化和全风化

岩石外，岩石承载力不修正。

2、冲切验算、抗剪验算、底板配筋、

局压验算：

对柱下独立基础，当冲切锥体落在基

础底面以内时，应验算柱与基础交接处以及

基础变阶处的冲切承载力。受冲切承载力应

按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-

2011）中 8.2.8 条计算。对基础底面短边

尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度

的柱下独立基础，以及墙下条形基础，应

验算柱（墙）与基础交接处的基础受剪承

载力。受剪承载力按《建筑地基基础设计

规范》（GB50007-2011）中 8.2.9 条计

⑤ 龙湖·时代天街

算。底板配筋按《建筑地基基础设计规范》

（GB50007-2011）中 8.2.11~8.2.14 条计

算。独基的局压应按《混凝土结构设计规范》

（GB50010-2010）中第6.2节的要求验算。

3、基顶存在弯矩及剪力时，当满足重

庆市工程建设标准《建筑地基基础设计规范》

（DBJ50-047-2006）中 8.1.7 条计算出的

基础嵌岩深度 Hr 时，可不考虑弯矩和剪力

对基底压力的影响。

4、当墙下条形基础嵌入中、微风化基岩，

基础嵌岩深度不小于基础宽度时，地基承

载力可考虑岩体对基础的嵌固作用，地基的

竖向承载力特征值可按重庆市工程建设标准

《建筑地基基础设计规范》（DBJ50-047-

2006）中 8.1.11 条进行提高。

5、基础嵌岩深度：为确保施工期及使

用期不致遭水浸泡，基础嵌入完整中、微风

化岩石的最小深度，黏土岩石按 500 取，砂

岩按 200 取。除计算需要外，独基嵌岩深度

不小于柱截面短边尺寸，条基嵌岩深度不小

于墙体厚度。

6、基础最小构造尺寸：短边不小于

800，厚度不小于 500。

7、大偏心条基的计算：按水平剪力为

0 工况进行基础尺寸设计，然后按仅考虑剪

力的情况下计算嵌岩深度。

六、特殊情况下的基础简介：

1、高桩：按框架柱设计的桩，桩长应

从地面算起，嵌岩深度按 2~3D 倍设计。

2、框支桩：按框支柱设计的桩，结构

体系可能变为框支结构，一般慎用。

3、刚性角大样：跟破裂角和外倾结构

面有关。

4、缺口桩：桩顶局部降标高的构造做

法，上部是大柱时，可能导致柱与桩截面大

小接近，慎用。

5、矩形桩：受结构布置限制，个别位

置桩需要做成矩形。

6、结构底板：除消防水池外，地下室

极少设置结构底板，地下室防水均通过设置

滤水层或盲沟加集水坑的方式集中收集、集

中抽排的方式。


岩石锚杆挡墙设计介绍文 / 赵启林

重庆公司董事 / 执行总工程师

的关系。

5 倾向：是指结构面及边坡面的法线在

水平面的投影与以正北向为 0°方向的夹角

（按顺时针方向旋转）。

6 倾角：是结构面、边坡与地面的夹角。

7 楔形体：由裂隙切割形成的岩石块体。

三、地勘报告分析

边坡应进行专项地质勘察，其报告应包

含下列内容：

1、岩体等级：说明岩体完整性的参数；

2、边坡类型：说明边坡属于岩质边坡、

岩土混合边坡、土质边坡中的哪一类型边坡；

3、边坡与结构面的关系：是顺向边坡、

切向边坡、逆向边坡中的哪一类；

4、边坡稳定性分析：分析边坡开挖后

是否稳定，边坡破坏类型，是沿外倾结构面

滑移、局部楔形块掉落中的哪一类破坏形式；

它决定了边坡推力大小及计算方法；

5、边坡设计参数：岩体容重，岩体内

摩擦角和粘聚力，岩体结构面上的内摩擦角

和粘聚力，岩体破裂角，岩体与砂浆锚固体

的粘聚力强度；

6、岩体结构面的倾向、倾角，边坡的

倾向描述及反应它们之间关系的赤平投影

图。

四、锚杆挡墙设计介绍

一、概述

重庆属丘陵地貌，较大的平整场地较少，

深填方、高切坡的建筑场地较为常见。深基

坑，高边坡支护在建筑设计中是常遇到的情

况。深基坑、高边坡分为土质、岩土混合、

岩石边坡。常用支护形式：坡率法、重力式

挡墙、悬臂式挡墙、锚拉式挡墙。本文介绍

锚拉式挡墙中的用于岩石边坡的岩石锚杆挡

墙。

二、几个岩土工程基本概念

1．稳定岩面：岩体与地面夹角为

45° +Φ/2 这个岩面内的完整岩体称为稳定

岩体，这个岩面为稳定岩面，有外倾结构面

时，稳定岩面为外倾结构面；锚杆锚固长度

计算起始点：有外倾结构面时为结构面，无

外倾结构面时为稳定岩面（即 45° +Φ/2

这个岩面）。稳定岩面与地面的夹角称为破

裂角。

2. 结构面：结构面包括岩石层面和裂隙

面。岩石层面是沉积岩在形成过程中形成的

层状构造面；裂隙面是在地壳运动中岩体变

形断裂后的裂隙形成的。

3. 外倾结构面：是指结构面倾向与边坡

倾向夹角小于 30°的结构面。

4. 赤平投影图：赤平投影图是用来表达

结构面与边坡关系的球面投影图，能直观的

反应岩体结构面倾向、倾角与边坡倾向之间

3. 边坡开挖应采取措施，防止破坏边坡

岩体的完整性。

4. 边坡顶部、底部应设置排水系统。

5. 锚杆施工前，应通过基本试验确定锚

杆的锚固体与岩体的粘结强度。锚杆的施工

质量应通过抗拔试验检验。

6. 边坡施工过程中，施工完成后均应进

行边坡的变形观测。

七、施工图表达要求

1、平面布置图：表达边坡的平面定位

及方向。与周边环境建筑物的关系。

2、立面展开图：表达锚杆、锚杆类型

及竖助的布置。控制点的编号，坡顶、坡脚

标高，立面展开图应带上地勘剖面。

3、大样图：包括边坡剖面图，竖助、挡板、

压顶梁配筋图，锚杆大样图。边坡剖面大样

图应带上地勘剖面图。

八、锚杆挡墙大样参考图（图 2）

算的结果为边坡设计的最小推力。

2. 最小锚固长度：泥岩 4m。砂岩

3m，最小锚固长度是防止锚固体与岩体的

粘结力过大导致岩体局部破坏。

3. 锚杆最小间距：锚杆最小水平、竖向

间距 2.5m，为防止岩体应力局部集中和锚

杆对完整岩体的破坏过大。

4. 锚杆防腐处理：为防止非锚固段锚杆

锈蚀，一般用玻璃纤维布加沥青进行防腐处

理。

5 伸缩缝：锚杆挡墙伸缩间距参考《混

凝土设计规范》的剪力墙结构的要求设置。

6. 泄水孔：岩体中有较多的裂隙，降雨

后形成裂隙水。采用泄水孔及时排除裂隙水，

否则会影响岩体结构的力学参数从而影响边

坡安全。

六、施工注意事项及施工要求

1. 边坡设计应遵守“动态设计信息法施

工”原则。

2. 锚杆挡墙土石方大面积施工前，应先

作局部开挖验证边坡岩体的设计参数。有外

倾软弱结构面的边坡，应强调分段跳槽逆作

法施工。

1．锚杆挡墙由竖助（桩）、锚杆、挡

板组成，竖助（桩）挡板收集边坡推力，锚

杆将竖助及挡板收集的推力传至稳定岩体

中。

2. 竖助的计算模型为连续梁，锚杆为受

拉构件。

3、边坡推力计算：完整岩石边坡，规

范计算方法是借用库伦土压力理论计算，对

于存在外倾结构面的岩石边坡采用极限平衡

法理论计算。

完整岩石边坡推力的分布图（图 1）

4. 锚固体的计算

锚固体的长度、直径由计算确定并满足

最小构造要求，锚固体长度是指锚入稳定岩

体的长度：锚固体由锚杆和砂浆组成。锚固

体长度计算分为砂浆与锚杆粘结力计算和锚

固体与岩体的粘接力计算，取二者的较大长

度值作为设计值。

五、构造要求

1．最小推力：规范规定边坡推力应分

别按结构面、等效内摩擦角计算，取其大值

作为边坡推力设计。其中按等效内摩擦角计

图 1 图 2


表示一般粘性土和淤泥质土区。

明确了工程所在地的地震动参数分区

后，再查阅下面的表格，确定工程场地设计

地震动峰值加速度及反应谱参数值，输入计

算软件进行结构计算。

主城规划区以外的地区地震动参数仍按

照《中华人民共和国地震动参数区划图》确

定；按有关规定做了地震安全性评价的建筑

工程，设计地震动参数按审判结果确定。

二、常用桩基础类型

按照造价从低到高的顺序：

①、人工挖孔灌注桩

②、静压管桩

③、钻孔灌注桩

1 、人工挖孔灌注桩

根据武城建 [2009]9 号文，虽然原则上

禁止人工挖孔桩的使用，但对于使用挖孔桩

有显著经济效益的工程，仍可通过专家论证

的方式，申请采用，专家会可在申请一周内

孔灌注桩，在很多场地必须采用筏板基础，

采取后注浆后，单桩承载力提高 20%，可

使筏板基础改为独立承台，综合造价降低不

少。

2) 应注意 Φ600 直径钻孔桩的采用。

百米高度的剪力墙结构，如果采用 Φ800 钻

孔桩，因为桩中心距的最小要求，单根钻孔

桩的承载力又不够高，往往很难布桩，最后

承台都连在一起成为筏板基础，这时候可采

用 Φ600 的钻孔桩，因为桩中心距小，布置

更为灵活，往往承台还能互相断开，可设计

成独立承台，因而减少造价。

3) 对于岩溶地区，工程桩施工前每根工

程桩均应做超前钻。

三、抗浮水位的确定

在地下室抗浮水位的选取上，虽然争论

较多，但图审办认可的抗浮水位就是室外地

坪，地勘部门提供的勘察报告一般也是室外

地坪。所以，抗浮设计是地下室设计的重要

一环，抗浮设计的方法很多，以下介绍几种

典型方法：

1、用工程桩做抗浮桩，构造要求是钢

筋锚固满足抗浮要求即可。

2、抗浮锚杆。适用于下卧地基土好的

纯地下室，以下为武汉常用的抗浮锚杆详图

（图 1）。

3、四周设置排水沟疏导地下水，使抗

浮水位降低至地下室底板以下，基本消除了

水浮力，从而节约工程造价。

四、常用建筑材料

钢筋的选用

梁、柱钢筋和成都一样，都是热轧二、

三、四级钢。板钢筋则历年有些变化，九十

年代末期流行用冷轧扭钢筋，之后是冷轧带

肋钢筋，现在由于三级钢的推广，板钢筋基

本上全部用三级钢，市场上冷轧带肋已经基

本不用。

填充墙墙体材料

地坪以上用轻质混凝土砌块、空心砌块，

地坪以下用蒸压灰砂砖。蒸压灰砂砖最高标

号为 MU15 级，它也是湖北地区砌体结构承

重墙材料，来源于武钢的高炉废渣。

武汉属丘陵地区，长江穿城而过，汉江

也在市中心汇入长江，这决定了武汉市地质

条件的多样性，大致分三类：山体周围的剥

蚀丘陵区、远离江边的老粘土和隐伏老粘土

区、临江边的一般粘土和淤泥质土区。因为

这些特点，武汉市的抗震设防标准和基础设

计因区域不同而变化较大，下面简单介绍一

些有武汉市特点的当地标准，技术措施。

一、地震动参数确定

武汉市抗震设防烈度为 6 度。主城规划

区设计地震动参数按《武汉市主城规划区地

震动参数小区划》确定。

参数分区在概率地震危险性分析和土

层地震反应分析的基础上。综合场地工程地

质分区结果，将武汉市主城区划分为Ⅰ A、

Ⅰ B、Ⅱ A、Ⅱ B、Ⅱ C、Ⅲ A、Ⅲ B 七个

设计地震动参数分区 ( 其分布详见武汉市地

震动参数小区划图 )。其中Ⅰ表示剥蚀丘陵

区、Ⅱ表示老粘性土和隐伏老粘性土区、Ⅲ

建筑不应采用管桩基础，如必须采用管桩基

础，应对淤泥、淤泥质土进行加固处理，承

台下及承台周围不少于 1m 宽度范围的软土

应予加固，加固深度至承台下不少于 2m，

加固可采用水泥土搅拌或换填砂石等方法。

50m 以上的高层建筑采用管桩基础时应设

置地下室。

高度超过 75m 的高层建筑必须经论证

后方可采用管桩基础。

3、钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是绝大多数高层建筑桩型的

最终选择，但造价高，施工现场较脏乱，湖

北地区应用中应注意的几个技术措施：

1) 后注 ( 压 ) 浆技术的采用。

根据规范中单桩极限承载力标准值

计算公式 Quk=u ∑ qsjklj+ u ∑ βsiqsiklgi+

βpqpkAp，其中 βsi、βp 分别为后注浆侧阻

力、端阻力增强系数，桩端压浆，不仅桩端

增强，桩侧 12m 以内还可以计算竖向增强，

通常情况下，按照规范公式，单桩承载力特

征值会提高很多，但武汉市明文规定，提高

幅度不得超过 1.3 倍，不宜超过 1.2 倍，当然，

最终取值应由静载试验确定。后注浆技术的

经济价值在于：百米高层住宅采用 Φ800 钻

武汉地区结构设计的若干技术措施文 / 瞿才伟

武汉公司副总工程师

召开，会务成本也不高。

人工挖孔桩护壁以前现场为了节约，经

常采用半砖 (120mm 厚 ) 护壁，但是设计院

的图纸上必须是强度等级 C20 以上钢筋混

凝土护壁。

武汉市有墩基础的做法，墩基础也是人

工挖孔，与人工挖孔桩很相似，仅在深度上

有差别，实际上就是浅的人工挖孔桩，但在

概念上又是浅基础，武汉地标对墩基础定义

如下：埋深大于 3m、直径不小于 800mm、

且埋深与墩身直径的比小于 6 或埋深与墩身

直径的比小于 4 的独立刚性基础，可按墩基

础进行设计。墩身有效长度不宜大于 5m。

2、静压管桩

静压管桩具有单桩承载力高、抗弯抗裂

性能好、施工便捷、造价经济等特点，在湖

北省广泛地应用。

鄂建文 [2010]103 号规定：

30 层及以上或高度超过 100m 高层建

筑不得采用管桩基础。高度超过 50m 且承

台周边及底部存在淤泥、淤泥质土的高层

一品金天府

图 1


3、隔墙居跨中时偏小幅度会很大，应

放大弯矩值。当隔墙距跨中的偏心率大于

30% 时，偏小可以忽略。

4、如果采用盈建科设计时可采用板下

集中荷载输入，如需要再导入 PKPM 时要

注意板上集中荷载会掉，建议盈建科中按折

算均布面载考虑不利情况适当放大内力的方

式输入。

5、高层住宅由于梁配筋考虑地震组合，

以上这种影响最不利时一般配筋会小“1”，

设计时可根据隔墙布置的位置是否在跨中，

尤其是双向板的跨中，将梁底配筋适当增加，

同时隔墙下板应附加钢筋。

一些特殊梁节点做法，如图两户由于分

户安全考虑，往往分户墙会挑出一部分，常

规的做法是分户墙下设一根梁然后挑出一部

分。

如果我们直接在边梁上挑出一小梁，将

边梁加宽一点是完全可以承受的，这样就可

以省去分户墙下的梁。经过计算发现增加了

分割梁后不仅多了一根梁，而且支撑梁的配

筋还更大。

在减小建筑重量时要注意，结构自重和

隔墙线荷载占结构总重约 8 成，减小自重最

有效方法应该重点针对减少结构构件数量和

采用轻质隔墙材料！

第二部分：先下手为“墙”

从各类构件含钢量比例角度考虑，控制

含钢量最有效的手段是对其中的剪力墙进行

优化，那么一栋住宅到底需要多少墙？通过

几个做的较经济的项目墙的占比我们得出以

下建议：七度区标准层剪力墙面积占比控制

到 4.0%，全楼控制到 5.0% 是比较理想的！

是设约束边缘构件还是构造边缘构件？

朱炳寅老师在对高规“底层墙肢截面”理解

中解释“应以底部加强部位高度范围内墙肢

的最大轴压比数值来确定是否设置约束边缘

构件。” 实际操作中遇到底部加强区范围

剪力墙边缘构件的配筋采用将分段直墙的暗

柱配筋相加的方法存在几点缺陷：

1、一般情况下分段相加的方法偏保守。

相连的墙肢（或柱）彼此必然有贡献，再加

上各分段直线墙的配筋对应的是该墙肢的最

不利组合内力，而各墙肢最大组合内力一般

不会同时出现，因此分段叠加方法配筋一般

情况都会偏大。

2、相邻墙体（或墙体与端柱）受力相

差较大，可能配筋结果也相差很明显，这在

很多情况下钢筋的利用效率不高。

因此我们在设计当中建议考虑采用组合

墙的设计方法。

第三部分：告别“次梁”

当隔墙下不设梁采用折算均布面载代替

隔墙集中荷载时应注意：

1、不管是板还是梁计算结果都偏小，

板偏小的幅度小于梁。

2、双向板偏小的幅度大于单向板，板

长宽比增大偏小幅度减小。

谈住宅精细化节约化设计的再认识文 / 胡振杰（参见前文 P16 介绍）

基准方中在业界以“住宅设计专家”著

称，这个头衔很大程度上有早期结构专业在

精细化节约化设计方面的贡献，经过十年的

高速发展，住宅类设计产品仍然是我们的主

业，如何继续保持行业优势，现在我们需要

在哪些方面精耕细作，都要求我们与时俱进。

我要分享的是针对常见的高层剪力墙住宅结

构在打造精细化节约化设计升级版方面的一

些具体设计经验。

第一部分：“结构概念”首当其冲

结构方案布置时要特别重视刚度贡献中

的效率问题，小间距短墙“化零为整”归并

为大间距长墙，同时结合削弱中部。当设置

构造边缘构件时连梁跨度小于 4 米，和设约

束边缘构件连梁跨度小于 2 米的连肢墙，合

并墙肢总的用钢量是减少的，同时结构刚度

显著增加！将效率不高的墙，或已经达到适

宜刚度时可少量用柱（最多 2~3 根）代替，

同时注意框架柱的抗震等级可能需要调整，

需要 0.2Q 调整等。若框架柱截面太大，如

超过 400X800 本身不经济，不宜采用。

充分利用“建筑刚需”，如外立面梁高

一般需要 500~600，采用 1/10 跨高比，将

两个开间并为一跨梁的方式，跨度可做到 6

米，计算结果也在经济配筋率 1.0% 范围，

同时对底商和车位的使用带来溢价效果。

卫生间同层排水降板常需要 350，利用

降板形成的折板勒梁承受上部隔墙荷载。底

商层高一般 5000 以上；利用底部墙稳定性

要求需要加厚来提高整体刚度。

墙厚变化时我们采取了：轴压比小于要求的

楼层设构边，大于要求的楼层设约边并延伸

至加强区外一层。通过对大量计算模型的试

算我们得出以下结论：

1、11 层三级剪力墙提高混凝土强度控

制轴压比小于 0.3 肯定省。

2、18 层三级剪力墙底稳定性需要至少

300 厚时，用 C60 做构边省。

3、25 层三级剪力墙底稳定性需要至少

300 厚时，最好用 C60 控制受压比小于 0.4

设约边，或墙厚增加至 320 设构边，墙厚

增加到 350 时设构边和 300 厚约边差不多，

不宜再增厚。

4、32 层二级剪力墙，至少需要增加到

500 厚才能控制轴压比到 0.3，不建议采用

该方法。如剪力墙底稳定性需要至少 400 厚

时，用 C60 控制轴压比小于 0.4 降低体积

配箍率。

对组合墙设计的认识：《抗规》6.2.13-3

条各类带抗震墙结构计算内力和变形时，抗

震墙应计入端部翼墙的共同作用。《混规》

9.4.3条明确了剪力墙的翼缘计算宽度方法。


赖家店，两层地下室，地下室底板置于粘土

层，底板厚 600mm，塔楼完工后，靠大底

板地下室的边缘位置，底板上浮，较高部位

约 250mm，后在上浮部位的底板集水坑内

开孔，地下室涌出 2~3m, 抽水后底板回落，

由于底板较厚刚度较大，裂缝较少，人防墙

位置裂缝多且宽。完工后，集水坑内开的孔

仍保留，使用几年，集水坑积水甚少或无水，

分析底板上浮原因也是侧壁回填土不密实，

施工期间施工用水和雨水大量渗入地下造成

较大压头，使底板上浮一旦泄压后，底板即

复位，另再特别加强了总平面的雨水排泄措

施，使雨水无法或极少渗入地下，底板就不

可能再有上浮压力。

2、通过以上两个工程实例，我们的看

法是，这样的工程是不需要验算地下室抗浮，

也不需要采取任何抗浮措施。但必须有以下

措施保证施工期间施工用水和雨水不渗入地

下，形成饱和水层。1、侧壁回填土必须密

实。2、总平面必须保证雨水排泄通畅。3.、

尽早施工地下室顶板覆土。另外我们建议采

取以下做法，在底板可能上浮部位，底板下

设置 300mm 透水层（5~10mm 即可）此部

位适当增加底板上的集水坑，集水坑内保留

Ø100 泄水孔，一旦有水渗入土里，有排泄

雨水通道，当然这样做法和建筑的防水有矛

盾，还需考虑（若地下室为一般的车库和对

防水无特殊要求的用房，地下室防水是可以

不做的）。为了保证底板有一定的承载力，

底板厚度不应小于 300mm（图 4）。

三、小结：以上是对成都地区两种典型

地下室抗浮设计简要分析，在此抛砖引玉，

希望大家能够多思考、多讨论，把地下室抗

浮设计工作进一步精细化！

往往给抗浮设计带来困难。

抗浮设计一般可按下面四种情况考虑：

1）基础埋置在水体稳定且连续的含水层中

（图 1），基础底板受浮力作用，其水位高

度为 H；2）当基础埋置在隔水层中，且下

层承压水不可能冲破隔水层且肥槽回填采用

不透水材料（图 2），基础底板不承受浮力

作用；3）若隔水层为饱和土，基础应考虑

浮力作用，考虑渗流阻力影响，水浮力应进

行折减；4）当基础置于不连续的局部含水

层时，可不考虑浮力作用。

案例：多年前我们设计的双流久居福项

目，地下室三层，基础置于中风化泥岩，其

上为卵石层，存在稳定且连续的地下水，且

附近有河流（江安河）流过，水位标高高出

基础底板甚多，相当于图 2 情况，设计确保

地下室侧壁基础完全嵌入中风化泥岩，形成

连续之水帷幕，底板按照 250 厚构造底板设

计，未采取任何抗浮措施，后期由于地下室

东段中风化泥岩层埋深较深，低于地下室侧

壁基础标高约 2 米，该段地下室侧壁基础嵌

岩施工单位未完全按照设计要求施工，造成

东部局部区段嵌岩效果差，周围降水井停止

降水后有水流渗入地下室，后经专家会讨论，

对水头进行折减，按原设计水头的 65% 考

虑，经处理后适用至今，未出现任何问题。

2. 抗浮设计

①抗浮设计应满足

—结构自重及其上作用的恒载标准

值的总和；

—地下水对地下室的浮力的标准值；

—抗浮安全系数，一般取 1.05；

（建筑地基基础设计规范 3.0.5 条，抗

浮设计时分项系数取 1.0 即为浮力标准值）

②抗浮验算不能满足①式时，需要采取

抗浮措施，保证抗浮安全。当抗浮水头不大，

需要平衡的结构自重（或恒载）不大，可增

加底板的重量，增加顶板重量等措施。当增

加重量不能满足要求时，应采取其他抗浮措

不动支点，锚杆不作为支座，锚杆作用简化

为特定刚度的弹簧，取锚杆 Q-S 曲线直线

段的斜率作为弹簧刚度系数。由于地下水浮

力是由底板和锚杆共同承担，水浮力在底板

和锚杆之间的分配比例与底板和锚杆的刚度

比成正比，即底板刚度大、底板承担的水浮

力就大，底板弯矩就大、配筋量也大，底板

刚度小，荷载则主要由锚杆承担，底板的弯

矩就小、底板配筋就小。经过计算分析，可

以发现当锚杆数量确定后，建议锚杆优先布

置在柱网中间区域（图 3），可有效降低底

板配筋。

⑤底板构造：由于底板和锚杆协同工作，

相互之间变形协调，因此为了协调各个锚杆

受力均匀，就应确保地下室底板面外应有足

够的刚度，即底板挠度不应过大，因此建议

底板板厚取柱网的 1/20 左右选取，同时底

板厚度应满足锚杆钢筋的可靠锚固，且宜大

于等于 350mm。

二、基础置于粘性土中，且无稳定地下

室水位的地下室底板设计

问题的实质是这样的地下室是否需要进

行抗浮设计，成都市区东和东北部，均为这

样的地质情况，以前做的工程大多未进行抗

浮设计，未采取任何抗浮措施，近几年一些

工程的地下室出现地下室底板上浮开裂，框

架柱、梁开裂，提出了是否需要进行抗浮设

计质疑。

1、先举两个工程实例。

例 1：几年前我们做的合能城市花园位

于动物园附近，一层地下室，塔楼 18 层，

基础置于粘土层上，天然地基，地下室底板

厚 200mm, 钢筋混凝土构造底板。地下室底

板覆土前，靠大底盘地下室边缘位置，地下

室底板开裂、框架柱、梁开裂分析原因，顶

板未覆土，压重不够，地下室侧壁回填土不

密实，施工期间施工用水和雨水从侧壁回填

土位置渗入地下室周边土层，形成了一定的

压头，造成底板开裂、柱独立基础倾斜、框

架柱梁开裂。在顶板覆土完成后，柱，梁裂

缝基础恢复，另在构造底板上做了一些盲沟，

当有水渗入底板，可沿盲沟排入集水坑，使

用至今，未在发生其他问题。

例 2：东方惠城花园，位于成都市东郊

成都地区地下室抗浮设计文 / 袁天义、卫江华（参见前文 P10 介绍）

总工程师

随着城市的建设和发展，高层建筑的

地下室层数、面积也越来越大近些年来地下

室抗浮暴露的问题也越来越多，下面结合近

些年的一些工程实践来谈谈地下室的抗浮设

计。

一、有稳定地下水位的地下室抗浮设计

1. 建筑物在施工和使用阶段均应对具有

稳定水位的地下室进行抗浮设计，施工阶段

应根据施工期间的最高水位进行抗浮验算，

使用期间，应根据岩土勘察报告提供的抗浮

设防水位进行抗浮验算。稳定的地下水位为

埋藏在地表下第一个连续分布的稳定隔水层

以上，具有自由水面的重力水即潜水。积聚

在局部隔水层上的水为上层滞水，靠雨水补

给，有季节性，上层滞水范围不大，不会对

地下室产生上浮作用。

抗浮设防水位是抗浮设计的关键，岩土

勘察报告是提供的设防水位偏低时，影响抗

浮安全，提供的设防水位偏高时，投资增加，

设计也会困难。可靠的、符合实际的设防水

位是地下室抗浮安全和经济的保证，遗憾的

是，由于缺乏长期地下水位观测资料，岩土

勘察报告提供的设防水位有一定的随意性，

施，目前成都地区以采取抗浮锚杆为主。

采取抗浮锚杆措施应满足

—单根锚杆抗拔承载力特征值 (KN)；

—锚杆数量；

③抗浮锚杆设计

抗浮锚杆依赖于锚固体与土层的粘结强

度提供抗拔力，多采用全长粘结型非预应力

锚杆，锚固承载力特征值按下式估算：

（高层建筑岩土工程勘察

规程 JGJ72-2004 中 8.6.11 条）

—抗浮锚杆抗拔承载力特征值（KN）;

—锚固体周长（m）, 对于等直径锚

杆取 = （为锚固体直径）；

—第 i 层岩土体与锚固体粘结强度特

征值（KPa）, 可按现行国家标准《建筑边

坡工程技术规范》GB50330 取值。

稍密卵石 60~90

中密卵石 80~110

密实卵石 110~150

锚杆杆体一般采用 HRB335（）或

HRB400（）

钢筋面积

（1.35/0.69=1.96 ≈ 2）

—钢筋抗拉强度设计值（Kpa）;

全长粘结型非预应力锚杆，长度不应小

于4m,也不宜大于10m，间距不应小于1.5m,

钢筋锚入地下室底板的长度应大于等于 La,

且直段长度应大于 0.6La。

④地下室底板设计，地下室整体抗浮满

足要求后，还应对地下室底板进行抗弯、抗

剪、冲切承载力验算

底板水浮力

—底板水浮力分项系数；

—水密度 10KN/m3；

H—抗浮水头；

荷载规范 3.2.4 条说明，地下室水压力

作为永久荷载考虑时，由于受地表水位的限

制，分项系数一般建议取 1.0。

底板向上荷载 q= - 底板自重标准值

（Kpa）

底板承载力设计采用有限元法计算，计

算建议采用 SAFE 软件模拟，以柱子基础为

/ KG S≥G

SK

tRn

a si i iF q u l=∑

aFiu

siq

2 as

y

FAf

≥

yf

w=q Hγγ水

γwγ

q水

图 1 图 2

图 3

图 4


工程所在区域原为 9mx9m 的标准柱跨，如

图 1.1 中阴影区域所示，要在一层形成 24m

以上的大跨度空间，需要将 5,6 轴上的两列

柱子抽掉，如图 1.2 所示。本改造工程需要

抽除 10 根柱子，跨度由 9 米增加到 27 米。

改造区域位于一层，上面各柱传下来的荷载

约为 1000t。另外改造区域上部商业裙房正

在装修中，改造方案应尽量减少对其他区域

的影响。

二、改造方案

为了减少对上部结构的影响，抽柱后，

柱截断点的竖向变形应尽量小，因此我们提

出了钢桁架转换方案。在二层设置四榀转换

桁架，分别位于 B~E 轴，A 轴设置一层高

混凝土转换梁。

为了寻找最有效的转换桁架方案，我们

确定了四种桁架形式，如图 2.1 所示，桁架

为了解决第一个问题，我们提出了“内

桁架”的概念。柱截断后，荷载沿 5 轴的柱

子逐渐传给内桁架，内桁架通过力平衡，再

逐渐传递给 4 轴的柱子，如图 3.1 所示。

“内桁架”使第一个问题简化为如何解

决内桁架与原混凝土梁柱的抗剪连接问题。

我们将内桁架的竖杆和原混凝土柱加固采用

的外包钢板组合在一起，很好的解决了这个

问题，如图 3.2 所示。

第二个问题需要根据上弦杆和下弦杆受

力情况分开来说。

上弦杆被柱打断区域处于受压状态，原

混凝土柱包钢加固后能很好的传递这部分压

力，所以只需要将上弦杆和竖腹杆焊接就能

满足受力要求。如图 3.3 所示。

构传力途径，保证整个建筑的受力安全和抗

震性能。

华润成都万象城商业在招商中，商家需

要一个一层的大跨度空间来实现他们精致的

店面工程，跨度要求至少 24 米，本工程一

层比较合适的区域仅为 9 米跨度空间。为了

解决这个问题，我们采用了“后加转换桁架

+ 抽柱改造”的改造加固方法，成功解决了

这一难题。

一、工程概况

“华润成都万象城”商业建筑位于成都

市东二环，商业裙房为多层框架结构，抗震

设防烈度为 7 度（0.1g），地震分组为第

三组。本工程所在结构单元为 7 层框架结

构，2~5 层每层有两个商业区域，中间用连

桥连接，如图 1.1 所示。二层建筑面积约为

12000m2，二层往上各层逐渐收小。本改造

斜腹杆更有利，更能发挥钢材的拉压性能。

桁架四方案采用全填实墙体，对建筑功能影

响比较大。综合考虑了结构性能和商业建筑

使用要求，我们选择了桁架二方案。

三、细化设计

转换桁架传力途径一般比较明确，但在

已建结构上采用“后加转换桁架”需要对传

力途径进行更深化分析，其中的设计难点主

要有两点：

1. 钢桁架如何与原混凝土结构有效连

接。

2. 桁架上，下弦被柱隔断，节点如何设

计才能保证力的有效传递。

华润万象城抽柱改造工程文 / 甘正立

成都公司结构 2 室主任工程师助理

引言

随着我国经济的迅速发展，商业建筑对

大跨度、大空间的需求也越来越多。目前商

业中心区域的建筑多数修建年代久远，未考

虑这方面的需求，而新修建的商业建筑，由

于建设单位在建筑施工接近完成后才招商，

商铺的这种需求也无法预先考虑。为了解决

这个问题，结构工程师需要找到一种方法，

在这些已完成的建筑中实现更大的柱间距离

和更高楼层高度，同时必须重新建立新的结一 ~ 三为钢桁架方案，桁架四为钢板墙方案。

转换桁架减小竖向变形的性能，可以通

过比较同一节点的竖向位移来研究。用于比

较的两个节点分别位于二层 4，5 轴交 E 轴

处。对四种桁架方案分别计算这两个节点在

“恒 + 活”荷载工况下得竖向位移，如表 2.1

所示。

从弹性位移比较上看，桁架一，二，三

方案在减小竖向变形的性能比较接近，桁架

二略好，桁架四控制竖向变形最好，约为前

三种方案竖向变形的一半。这是因为增加桁

架刚度的有效方法就是增加其“腹板”的抗

剪切能力和弦杆的抗拉压能力。对“腹板”

的抗剪切能力的贡献：竖腹杆是依靠其抗剪

弯能力，斜腹杆是依靠其拉压能力，很明显图 1.1

表 2.1 各桁架计算模型，两节点在 5.950 标高处产生的弹性变形（工况为恒 + 活，单位为 mm）

图 1.2a 图 1.2b

图 2.1

图 1.1、万象城商业二层平面布置图

（图中阴影区为抽柱改造区域）

图 1.2a、抽柱前柱网

图 1.2b、抽柱后柱网

图 2.1、四种桁架方案

图 3.1、柱截断后竖向力的传递

图 3.2、桁架竖杆与原混凝土柱粘结大样

图 3.3、上弦杆压力的传递

图 3.4、下弦杆拉力的传递

图 3.2

图 3.4

图 3.1

图 3.3


下弦杆被柱打断区域属于受拉状态，仅仅将下弦杆与柱外的外

包钢板焊接不能保证拉力的有效传递。为了保证节点传力途径简单

明了，在两个侧边各加一块钢板，来帮助传递拉力，如图 3.4 所示。

解决了下弦杆拉力的传递问题，还需要将斜拉杆和这个节点组

合起来。这个节点的设计是整个改造项目能否成功的关键，竖向力

将在这里重新分配，通过下弦杆和斜拉杆来平衡，如图 3.5 所示。

四、施工方案

钢桁架施工难度较大，首先遇到的问题是钢桁架的焊接问题。

由于钢板较厚，多数重要连接区域为现场焊接，操作空间狭窄，为

了保证焊接质量，每条焊缝必须做检测，达到一级焊缝要求。

第二个问题是钢桁架安装到位后，如何截断柱子。无论采取何

种方法，要求桁架体系受力必须是一个缓慢的过程，避免受到冲击

荷载，截断过程处于可监控状态，而且可随时终止。按照这些要求，

我们设计了两种施工方案。

1. 支撑 -- 反向加载 -- 截断柱—卸载

2. 保护性支撑 -- 截断柱，同时缓慢卸载

第一个方案，对截断柱的方法要求不高，可采取常规的切割、

剔除等。同时可以使桁架体系预先受力，提前检测桁架各部位的受

力状态，避免截断柱带来的风险。这个方案的缺点是支撑系统的建

立比较麻烦。

第二个方案，对截断柱的方法要求比较高。由于只采取的保护

性支撑体系，无法保证卸载时的结构有效性。所以截断柱必须缓慢

进行，随时监控桁架受力状况，截断柱的同时，桁架开始发挥作用，

受力逐渐加大。这个方案的缺点是风险相对较大，施工周期较长。

为避免后加支撑体系对商业使用产生影响，我们采取的第二种

方案。采用“链锯”截断柱子，如图 4.1 所示。保护性支撑不与结

构接触，预留 20mm 间隙，如图 4.2 所示。

五、总结与成果

截断柱子的过程非常顺利，桁架变形比较小，通过位移计测

出的最大变形为 6.68mm，转换桁架最大应变 403με（应力为

80.6MPa），由于应变片只贴在了桁架上下弦和斜杆上，没有测出

应力最大点。考虑到最大应力会发生在节点板区域，所以这个应力

情况是比较理想的。截断柱时，上面楼层基本没有反应，后面检查

了上面各楼层，梁板裂缝没有过大的发展趋势。

从工程角度来看，本工程是比较成功的，在比较短的时间内我

们完成了设计任务，取得了较理想的效果，最终成型如图 5.2,5.3,5.4

所示。从设计的角度来看，我们还有比较多的事情要做。主要有：

1. 几个主要节点设计过于复杂，有比较大的优化空间，节点设

计缺乏美感。

2. 对主要节点详细分析不够，无法进一步往下优化。

图 3.5、斜拉杆与下弦连接节点

图 4.1、现场链锯照片

图 4.2、保护性支撑

图 5.1、抽柱前现场图片

图 5.2、抽柱后一层现场图片

图 5.3、E 轴双桁架

图 5.4、二层一侧桁架图

图 3.5

图 4.1

图 5.1

图 5.3

图 4.2

图 5.2

图 5.4 华润·成都万象城苹果旗舰店


应力为 150~300N/mm2，对于允许带裂缝

工作的混凝土梁，普通 1~3 级钢筋基本上

能够充分利用，对于四级钢筋甚至高强钢绞

线则不能充分利用，而预应力梁可以通过事

先将混凝土预压，在不开裂或推迟开裂的情

况下充分利用高强钢材的效能；

b、相对于型钢梁和型钢混凝土梁而言

造价低，施工相对简单，梁柱节点处理相对

简单。

二、预应力梁的适用范围和方案选择

1、预应力梁的使用范围：

a、由于预应力梁并不直接提高普通混

凝土梁的承载力，所以以承载力控制的大跨

度转换梁等并不适用预应力梁的形式；

b、预应力梁内钢绞线形状最好与弯矩

图一致才能发挥预应力的最大效率，所以受

力关系复杂，弯矩图为非常规抛物线时不适

合使用常规四段抛物线预应力。

2、预应力梁的常见形式：

a、四段抛物线 C4 型，其中钢绞线形

状与弯矩图契合度越高使用效率就越高。

详见（图1），常用参数如下:K1=K3=1/8,

K2=1/2,e1=e3=150~200mm,e2=150mm。

b、一段直线 L1 型，其中常用

e1=200~300mm，e2=0.5h（梁高），详见（图

2）。

三、预应力梁设计流程

常规预应力梁的设计流程如（图 3）所

示。

1、确定构件承载力是否满足设计条件：

在普通梁内施加预应力并不直接增加受

压区混凝土的高度，因此预应力梁并不会增

加普通混凝土梁的承载力，这样也就限制了

预应力梁的适用范围，对于多数以承载力控

制的转换梁或者受力较大的梁，预应力的结

（表一）为建科院平衡荷载的选取

方法，实际上与上面的方法是相通的，假

定恒为 1，活为 0.5，于是总的配筋量是

1x1.2+0.5x1.4=1.95，预应力承担的配筋

1.95x0.7=1.37，换算回荷载，即预应力承载

的荷载为 1.37/1.25=1.1; 预应力承担的荷载占

总荷载的比值为 1.1/(1+0.5)=73%，基本上吻

合 80% 的要求。

3、计算等效荷载与综合弯矩

首先要明确三个概念：

1) 综合弯矩：仅由等效荷载产生的结构弯

矩。

2) 主弯矩：预加力在每个截面上对重心轴

所产生的弯矩值称为主弯矩。

3) 次弯矩：在超静定结构中，由于多余约

束的存在，约束了结构的变形，产生了赘余反

力，赘余反力在梁内引起的弯矩值称为次弯矩。

a、计算等效弯矩：第二步估算的预应力

面积及结构自重下弯矩，带入对应的表格，计

算出等效荷载（图 5）。

b、重新拷贝出原始模型，将模型中荷载

全部去掉，且不考虑梁板自重，单独加入等效

荷载，计算出的弯矩即为综合弯矩。上面的例

子计算出的综合弯矩图如（图 6）。

4、根据综合弯矩计算次弯矩并验算构件

承载力及裂缝：

将计算出的综合弯矩填入程序对应位置，

常规预应力梁的设计与思考文 / 杨明


当前公司业务中商业综合体已成为重要

部分，而商业综合体对结构而言主要难点就

是大跨大悬挑梁的处理方式，此时受建筑净

高限制普通混凝土梁已无法满足要求，而预

应力梁提供了一种解决此问题的方法，本文

从以下几个方面阐述了自己在重庆万象城项

目中采用预应力梁解决大跨大悬挑所遇问题

的几点思考，希望为公司以后类似项目提供

一种快捷的解决方案。

一、为什么要采用预应力梁的形式

1、现实需要：

随着建筑向高度和广度发展，对结构设

计的挑战越来越大，当前就广度上看主要难

点就是大跨大悬挑梁的处理方式，此时受建

筑净高限制普通混凝土梁无法满足要求；预

应力梁、钢梁、型钢混凝土梁成为解决大跨

大悬挑的主要结构形式，这三种方式各有优

缺点。

2、预应力梁的优点：

a、能够充分发挥高强材料的性能：普

通混凝土材料由于轴心抗拉强度设计值 ft 较

低，对应钢筋应力为 20~30N/mm2，如果允

许开裂，裂缝达到 0.2~0.3mm，对应钢筋

构形式并不适用，而以挠度裂缝控制的大跨大

悬挑梁就适合采用预应力梁的形式。基于以上

结论，在是否能够采用预应力梁形式判断上首

先判断该梁按普通混凝土梁计算承载力是否满

足要求，并控制连续框架梁配筋率在 1.8% 以

内，悬挑梁配筋率控制在 1.5% 以内；（图 4）

为重庆万象城项目里一个常规大跨度梁的配筋

率情况，笔者将以此为例具体说明预应力梁的

设计流程。

2、预估预应力钢筋数量及预应力线形选

择

预应力钢筋数量的估算是预应力结构

分析计算过程中非常重要的环节。通常可以

按照预应力钢筋产生的等效荷载等于恒载 +

（0.5~0.7）活载，或预应力钢筋承担 70% 左

右的总钢筋量进行估算，其中第二种方法是基

于预应力度概念而来，简单易行，例如前面例

子中最大钢筋是 47mm2, 换算出 70% 的预应力

钢绞线面积为 4700*435*0.7/1320=1084mm2,

按 φs15.2 钢绞线计算，单根面积 140mm2，

需要 1084/140=8 根 φs15.2。

图 1、四段抛物线形状图

图 2、一段直线形状图

图 3、预应力梁的设计流程图

图 4、大跨度梁的配筋及配筋率

图 5、带入原始数据计算

图 6、计算得出综合弯矩图

图 7、带入综合弯矩验算承载力及裂缝

图 8、施工阶段验算内容

表一平衡荷载选取表格

图 1

图 2

图 5

图 7 图 8

图 6

图 3

图 4


10）。

8、得出结论

上面 7 个步骤全部完成，且承载力、裂

缝、挠度、施工阶段、抗震构造等均满足要

求时，可认为该预应力梁的设计合格，如果

有不满足的情况，继续修正预应力筋根数或

者调整梁截面返回第一步重新试算，直到合

格为止。

9、预应力梁设计流程总结

预应力梁的设计是从估算到验证的过

程，计算中会有反复的情况，总结起来最关

键的内容应该是四个基本模型：

1、正常模型：计算构件内力；

2、纯自重下模型：算预应力损失及施

工阶段验算使用；

3、只有等效荷载模型：算综合弯矩；

4、正常模型 + 等效荷载：计算挠度用；

这四个模型在计算中各有用处，缺一不

可，另外在不满足设计要求时也有一些调整

方法：当梁跨中满足抗裂，而两端不满足抗

裂时，可以通过加大预应力束在端部截面的

偏心距、考虑梁的支座宽度或在梁端部加腋

来满足抗裂要求；当梁跨中裂缝宽度不满足

设计要求时，可以通过调整普通钢筋的配筋

面积来满足抗裂要求；当预应力梁的挠度不

满足要求时，要优先考虑调整预应力筋根数

或截面高度来满足设计要求。

四、预应力梁设计建议

1）预应力梁常用高跨比可取

1/15~1/22，此时预应力度、裂缝、挠度都

比较容易满足设计要求，当梁高确实受到建

筑及设备专业限制，且荷载不大时，预应力

梁高跨比可以做到 1/25，但此时裂缝、挠度、

配筋都较难控制。

2）预应力梁布置宜简单规则传力明确，

以常见的单向梁布置最佳，避免相互搭接，

导致传力不明确，荷载分配不准的情况出现，

（图 11）为万象城一个复杂传力预应力梁

的设计。

3）梁端预应力筋至梁上皮最小宜取

150mm，当支撑梁面筋达到 3 排时应取

200mm，此时实际施工达不到 150mm 的要

求，按 150mm 计算将不安全，如（图 12）

所示。

4）纵向钢筋等效应力控制在 180Mpa

时，梁的裂缝始终小于 0.2mm，当大于

220Mpa，裂缝将总大于 0.2mm；构件配筋

率，以及预应力钢筋的配筋量对裂缝控制影

响最大，换言之当裂缝控制不能满足要求时，

加大配筋率，增加预应力的配筋量对减小裂

缝最有效。

5）实际计算表明，梁的下部钢筋对减

小梁长期挠度最有效，当构件的高跨比小于

1/22 时，建议适当放大底部钢筋的配筋率

到 3%~4%，增加构件安全性，减小构件长

期挠度，但要注意跨中混凝土上皮受压区高

度不能超过的限制要求，避免形成超筋梁。

6）预应力钢绞线宜延伸至相邻跨梁 1/3

位置（延伸段截面宜和预应力梁截面保持一

致，避免超筋现象）避开相邻跨梁负筋的影

响，便于施工张拉和锚固（图 13）。

7）预应力梁应尽量避免被后浇带穿过，

可采取调整后浇带位置，宜把张拉端设置在

后浇带处，后浇带与张拉槽合并，如（图

14）。

程序根据规范验算承载力及裂缝，用户需查

看梁上下钢筋的配筋率是否满足要求，截面

受压区高度是否满足要求，承载力是否满足

要求，裂缝是否满足要求（图 7）；如果不

满足设计条件，需返回估算阶段增加或者适

当减小预应力钢筋量，直到满足条件位置，

若仍不能满足条件，应调整梁的截面。

需要说明的是：1、抗裂计算时，应考

虑综合弯矩 Mp，它是主弯矩 M1 和次弯矩

M2 的综合迭加值；2、强度计算时，应将

次弯矩 M2 作为特殊的“内力”，在荷载组

合时迭加到设计弯矩中。

5、单独计算构件自重下弯矩验算施工

阶段承载力：

带入构件自重下的弯矩值，程序内部将

自动进行预应力梁施工阶段的验算，如（图

8）所示。

6、验算构件挠度：

单独拷贝出原始模型，输入验算通过的

等效荷载，到 PKPM 施工图中查看长期挠

度是否满足要求；此时注意 PKPM 配筋为

实际配筋，不满足挠度要求时可适当增加预

应力钢筋或者非预应力钢筋，实在无法满足

挠度要求时可按 1~3‰起拱。本例中挠度验

算图见（图 9），其中白色数字为施加了预

应力后梁的挠度，红色为未施加预应力的梁

挠度，可以看出未施加预应力的梁挠度不满

足规范要求。

在控制总变形的基础上，应对反向变形

进行合理的控制。反向变形的控制原则为：

在结构自重及张拉预应力筋引起的等效荷载

共同作用下，预应力混凝土受弯构件的反向

变形值应不影响地面找平。基于这一原则，

推荐设计人员将预应力混凝土受弯构件反向

变形限制在下列范围内。下表为建研院提出

针对反向挠度的合理取值，可供设计人员参

考使用。

表二反向挠度建议限值

7、查看框架梁是否满足抗震要求

程序第七项为规范限制条件的集中显

示，方便出计算书时使用，本例验算见（图

受力关系复杂，将导致力的传

递模式在施加预应力的前后差距很

大，此时不宜使用预应力梁，必需

使用时需保证力的传递方式施加前

后一致；

此节点位置顶部负弯矩钢筋排

数太多，实际施工往往达不到

150mm，此时取 150mm，矢高算大

了，不安全。

图 9

图 10

图 11

图 12

图 14图 13

图 9、本例验算挠度图

图 10、规范限制验算

图 11、重庆万象城预应力梁设计案例

图 12、负筋较多节点案例图

图 13、预应力梁张拉节点案例图

图 14、预应力梁张拉槽与后浇带合并图


常有效的减小了底层转换梁承担的轴力。

三、转换结构的整体计算分析

由于转换结构上下层竖向构件不连续 ,

竖向刚度发生变化 , 而沿楼层抗侧刚度的突

变是影响高层建筑动力反应和引起局部破坏

的主要因素 , 因此计算时必须将转换结构作

为整体结构的重要组成部分来进行整体计算

分析。结构分析采用了 SATWE, 采用扭转耦

联振型分解法 , 考虑 P - △效应及双向地震

作用。

型钢混凝土空腹桁架在华润重庆万象城中的应用文 / 颜飞


二、转换结构的选型与内力分布

转换梁转换和斜柱转换传力明确、布

置灵活是受力较为合理的转换形式，本项目

中有一定数量的斜柱转换与转换梁转换。由

于建筑要求（此处 1 层为商业入口，要求

L1~L3 层通高），斜柱转换在此处无法运用，

且转换层以上还有较多的楼层，普通的单层

转换很难满足承载力与使用要求（表 1）。

故本次转换选择了 2 层，共高 12m 的叠层

空腹桁架。为了提高结构的延性和抗震性能，

空腹桁架的杆件选取了型钢混凝土（图 2）。

从图 2 可以看出，空腹桁架由弦杆及直

腹杆组成 , 其杆件除承受弯矩和剪力外 , 还

承受较大的轴力。空腹桁架转换结构的上、

下水平杆件具有相对较大的轴向压力和轴向

拉力。在荷载作用下 , 空腹桁架受力均匀、

传力明确、结构合理并经济性良好 ; 其杆件

截面较小 , 能有效避免梁式转换层常见的强

梁弱柱的现象 , 有较大的延性和耗能能力 ,

抗震性能优越。

设计空腹桁架时 , 按 SATWE 一次性加

载计算，且在特殊构件定义里面把空腹桁架

相邻的楼板设为弹性楼板 6，考虑板平面内、

外刚度。为了更明确地分析桁架构件的内力

分布情况 , 还从整体模型中取出空腹桁架模

型 , 采用 SAP2000 对模型进行内力复核分

析 , 得到各种工况作用下的弯矩、剪力、轴

力。图 3- 图 5 为恒荷载作用下，空腹桁架

的弯矩、剪力、轴力。

分析得到，桁架“上弦杆”受 560KN

的压力，桁架的“下弦杆”受 250KN 的拉力；

“下弦杆”的剪力与弯矩都最大。

表 3 可以看出，与单层转换相比，上面

2 个转换梁承担了 2/3 的竖腹杆的轴力，非

一、工程概况

华润重庆万象城位于重庆市九龙坡区谢

家湾正街 47 号，总建筑面积约 50 万 m2，

分为 A、B、C 地块。 A 地块包含裙楼与

T2，T3 塔楼，B 地块包含裙楼与 T1 塔楼。

裙房地下 3 层，地上 6~7 层，裙房柱网为

9.0mx11.0m。建筑效果图见图 1。

B 区裙房右侧入口处建筑要求 1~3 层

为大空间，以及中庭走道布置的影响，有 3

根框架柱被抽除 ( 详建筑图 )。结构设计中

为了满足建筑平面和立面要求在 3~ 5 层之

间采用 23 m 与 22m 跨 3 层高叠层空腹桁

架来承托上部结构。

框支柱采用抗震性能良好的型钢混凝土

柱 , 并按规范对其地震作用进行放大。空腹

桁架杆件也采用了型钢混凝土 , 截面按拉弯

和压弯构件设计配筋。整楼（除特殊构件外）

钢筋混凝土框架的抗震等级三级；框支柱

和转换桁架的抗震等级为二级；全楼钢筋混

凝土剪力墙的结构抗震等级为二级。

本文选择了跨度 23m 的空腹桁架进行

具体的分析。

结构的第一扭转周期与第一平动周期

之比为 0.85，满足《高规》3.4.5 条不大于

0.90 的要求。层间位移角均小于规范限值

1/800。《高规》8.1.3 条规定，当框架部分

承担的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的

10% 不大于 50% 时，按框架剪力墙结构进

行设计，计算结果表明本项目属于框架剪力

墙的设计范围。其余参数均满足相应规范要

求，在此不做鳌述。

空腹桁架构件采用型钢混凝土 , 框支柱

采用型钢混凝土柱 , 框支柱及空腹转换桁架

的抗震等级提高到二级 , 并将框支柱轴压比

控制在 0. 7 以内 , 桁架截面按拉弯和压弯构

件设计配筋。

四、转换结构的板厚考虑

结构板使竖向抗侧力构件协同工作 , 将

作用在上部结构的水平力可靠传递到下部结

构 , 起着非常重要的作用。尤其是在转换结

图 1、效果图

图 2、空腹桁架简图

图 3、恒载作用下的弯矩

图 4、恒载作用下的剪力

图 5、恒载作用下的轴力

表 1 普通转换与空腹桁架 L3 梁内力

表 2 计算结果

图 1

图 2

图 3

图 4

图 5


桁架相邻普通混凝土梁内设置了一段钢骨 ;

在空腹桁架上部混凝土柱中设置了芯柱 ( 图

6)；桁架两侧转换柱中的型钢分别向下延伸

了一层。其余型钢梁柱节点大样在此不鳌述，

设计时参考《型钢混凝土组合结构构造》。

七、总结

空腹桁架转换结构是整个建筑结构中的

薄弱环节 , 应优先重视其抗震能力、耗能能

力的设计。在具体的设计中应该注意以下几

点：

1、对于整个建筑结构的抗震设计 , 应

强化转换层及其下部结构、弱化转换层上部

结构 , 以保证转换结构及其下部大空间结构

有良好的强度、刚度、延性和抗震性能。

2、对于转换结构本身 , 应遵循强底梁、

强节点。

3、应加强空腹桁架周边板厚，保证梁

上托柱侧向力的传递。

4、对于空腹桁架的挠度应该进行合理

的验算，以保证正常使用。

5、应重视节点设计，以保证实体与计

算模型的吻合性与施工的便利性。

最大挠度应按荷载的短期效应组合并考虑长

期效应组合影响计算，并给出了具体的挠

度控制要求。本项目的型钢混凝土空腹桁

架，跨度均大于 9m，故挠度限值按照较高

要求取 l0/400。表 4 为 pkpm 一次性加载、

sap2000 计算的弹性挠度与《组合结构规范》

5.3.2 条经验公式计算的荷载短期效应与长

期效应作用下的挠度。

同时，在型钢混凝土梁钢骨的制作

过程中，预先对钢骨进行 3 l0/1000 的起

拱；在施工过程中对型钢混凝土梁也按照 3

l0/1000 进行起拱。将计算的挠度值减去起

拱值 69mm，长期效应作用下的挠度值为

41mm，小于 23000/400=58mm，满足挠度

要求。

六、转换结构的节点与构件设计

节点设计在整体设计中占有十分重要的

地位。合理的节点设计，不但能够保证分析

模型与实际受力一致，而且方便施工。故在

节点设计时，需要考虑结构的受力与施工的

便利性。为了保证弯矩有效传递，在与空腹

构中，梁上托柱的水平剪力通过转换梁与周

边的楼板共同传递给下层的柱。故楼板刚度

模型选择不当 , 可导致结构整体计算精度不

足、分析结果失真。本工程中转换桁架水

平力较大 , 表 3 为 pkpm 一次性加载与施工

模拟 3 情况下，空腹桁架 L3 层转换梁梁上

托柱底部的内力，可以看出最大的剪力为

900KN，剪力在楼板平面内将产生较大的变

形 , 这就要求转换桁架附近楼板按弹性楼板

计算 , 再设计过程中将桁架周围的板设置为

弹性板 6 ，考虑楼板平面内与平面外的刚度。

同时，桁架所在楼层相邻楼板厚度设

计增加至 150 mm, 并且双层双向加强配筋 ,

而在计算中为了获得偏于安全的结果板厚取

10 mm 。

五、转换结构的挠度考虑

结构构件在满足承载能力的情况下，

还得满足使用功能与外观的要求。根据《组

合结构规范》4.2.11 条，型钢混凝土梁的

表 3 梁上托柱底部的内力

表 4 桁架底部梁挠度 (mm)

图 6、空腹桁架上部混凝土柱芯柱大样

图 6

华润·重庆万象城


结构重要性系数为 1.0。

2.2 材性及主要构件截面

2.2.1 钢构件及铸钢件材性

所有型钢采用 Q345B 钢，当钢板的

厚度等于或大于 40mm 时，应符合 Z15 级

的断面收缩率指标和含硫量不超过 0.01%

的要求。铸钢件选用 GS-20Mn5V 铸

钢，其中 V 为调质处理的符号，同一型号

下 GS-20Mn5V 铸钢屈服强度约比 GS-

20Mn5N( 正火处理 ) 高 60Mpa。

表 1 铸钢力学性能

2.2.2 主要结构构件截面

(1) 主梁：D402x25，D402x20，

D377x20

构在全封闭试验工况下风向角 180°出现最

大等效静风荷载，此时屋盖结构承担风吸力

的作用，如图 4。

表 2 试验工况

3.4 温度作用

根据西安市气象条件，年平均最高气

温 32.2℃，年平均最低温度 -3.8℃，年平

均气温 13.6℃，年最高温度 40℃左右，

年最低温度 -8℃左右，结构合拢温度取为

(15±5) ℃。钢网壳最大正温差 30℃；钢网

壳最大负温差 -30℃。

3.5 地震作用

一、工程概况

陕西文化中心项目位于西安市南门外，

由 IMAX 影院、配套商业及办公楼、书城等

组成，如图 1。规划总建筑面积 19 万平米，

为西安市十大重点建设项目。

IMAX 影院采用大跨度单层网壳结构，

置于五层混凝土框架之上，网壳平面尺寸为

75.8mx58.8m，超出《空间网格结构技术规

程》JGJ 7-2010[1] 中单层网壳宜小于 50m

规定，影院总建筑面积为 8826.05m2。

二、结构设计条件及相关参数

2.1 设计使用年限及安全等级

IMAX 影院设计使用年限为 50 年，抗

震设防类别为丙类，结构安全等级为二级，

准值取为 0.5 kN/m2。不上人屋面活载不与

雪荷载同时组合，因此雪荷载不考虑。

3.3 风荷载

IMAX 影院属于体型复杂的空间网壳结

构，造型独特，对风荷载作用异常敏感，而

且 IMAX 影院与临近的办公楼联系紧密，容

易产生风荷载作用的相互影响，使得风荷载

作用具有不确定性。《建筑结构荷载规范》[2]

中对此情况并未给出明确的体型系数，需要

通过风洞试验确定本工程屋盖表面的具体风

压。IMAX 影院网壳结构的风洞试验委托长

安大学风洞试验室完成。

该工程风洞试验共设计四种试验工况，

每种工况设置 24 个风向角，如表 2 所示。

模型共分 17 个区域进行测压，玻璃幕墙由

低到高分为四层，共设置 446 个测点。根据

试验和分析结果 [3] 得出，IMAX 影院网壳结

陕西文化中心 IMAX 影院大跨单层网壳结构设计文 / 郝晋升、鲍保卫、黄育琪

西安公司董事 / 副总工程师

(2) 次梁：D325x20，D273x18

(3) 檩条：□ 125x5

三、荷载及作用

3.1 恒、活荷载

(1) 钢构件自重：钢网壳主要杆件自重

由程序自动计算生成，并乘以 1.2 倍放大系

数，以考虑铸钢节点及次要构件等对结构自

重影响。

(2) 屋面恒载：1.0kN/m2( 幕墙 0.5 kN/

m2，檩条 0.3kN/ m2，吊挂 0.2 kN/ m2)。

(3) 屋面活载：0.5kN/m2。

3.2 雪荷载

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-

2012[2]，基本雪压为 0.25 kN/m2，网壳作为

拱形屋面，积雪分布系数≤ 2.0，雪荷载标

图 1、建筑效果图

图 2、网壳平面布置图

图 3、网壳侧立面布置图

图 4、屋盖分区及等效静风荷载 (kN/m2)

图 2 图 3

图 1

图 4


此外，本工程采用 Midas Gen 软件自

动生成各种非抗震基本组合进行包络设计。

根据应力比最大杆件的组合设计结果计算

书显示，最大杆件应力为 245Mpa，应力比

约 0.71，如图 10 所示，内力组合为 1.0D +

1.4W0(W0 为全封闭工况下风向角为 0 时的

风荷载 )。由此可知，风荷载在本工程中对

结构内力起控制作用。

五、网壳稳定性分析

网壳的稳定性有两种分析方法：特征值

屈曲分析和非线性屈曲分析。特征值屈曲分

析假定结构为线弹性，不考虑网壳的几何和

材料非线性，基于小变形假定，得到的结构

特征值屈曲荷载为稳定承载力上限值。非线

性屈曲分析能同时考虑网壳结构的几何和材

料非线性，通常采用有限元法进行分析，准

确度较高。[5]

本工程首先采用特征值屈曲分析得到屈

曲荷载和最低阶屈曲模态，分析结果详图 6；

然后采用 Newton-Raphson 迭代法考虑结

构的几何非线性，设置材料的应力应变关系

为双折线，将最低阶屈曲模态放大，使变形

最大值达到网壳较大跨度的 1/300，作为网

壳的初始几何缺陷，添加至原模型中得到带

缺陷结构，并对带缺陷结构进行非线性稳定

分析。

表 3 稳定承载力系数

根据表 3 所示的非线性稳定承载力系数

可以发现，四类情况下结构的稳定承载力均

不超过一阶特征值屈曲系数 35.1。当按弹性

结构进行全过程整体稳定分析时，稳定承载

力系数不小于 24.5，满足《空间网格结构

技术规程》 [1] 所要求的大于 4.2 的规定。当

考虑结构的材料非线性进行弹塑性全过程整

体稳定分析时，稳定承载力系数不小于 8.8，

亦满足《空间网格结构技术规程》[1] 所要求

的大于 2.0 的要求，网壳整体稳定性能够得

到保证。

六、多维地震响应分析

其中：为单元阻尼比，钢构件取 0.02，

混凝土构件取 0.05；为单元位能，为单

元计算长度，为单元抗弯刚度，和为

重力荷载代表值作用下梁两端静弯矩。

根据 Midas gen 分析结果，提取出重

力荷载代表值作用下，上部网壳和下部混

凝土框架构件的端弯矩、长度和惯性矩，

可通过上述简化计算公式得到综合阻尼比为

0.0486。

此外，Midas Gen 提供了“组阻尼比”

代替结构综合阻尼比的计算方法。通过分别

定义上部单层网壳 ( 钢结构 ) 为“结构组一”，

阻尼比为 0.02；定义下部混凝土框架为“结

构组二”，阻尼比为 0.05。并设置选择“应

变能因子”方法计算结构阻尼比，从而实现

“组阻尼比”的定义。

为了对比两类阻尼比设置情况下的结构

响应，本工程选用一条卓越周期与结构基本

周期相近的地震动，采用 Midas Gen 对整

体结构进行弹性时程分析，得到位移最大节

点的位移时程曲线和最大响应应力云图，如

下图 7 和图 8 所示。

在两类阻尼比设置方法下，对结构进行

弹性时程分析得到的位移响应基本一致，综

合阻尼比设置为 0.0486 时位移响应峰值为

37.3mm，组阻尼比情况下位移响应峰值为

34.3mm。综合阻尼比下位移响应偏大。

两类阻尼比设置时应力云图基本一

致，设置组阻尼比时结构最大杆件应力为

101Mpa，略低于综合阻尼比设置为 0.0486

时结构最大杆件应力 110Mpa。因此后期采

用 Sap2000 复核时选用综合阻尼比 0.0486。

4.4 整体结构静力分析

图 9 所示为整体模型在恒载 (1.0kN/

m²)+ 自重 + 活载 (0.5kN/m²) 标准值作用下

节点最大挠度为 102mm，满足《空间网格

结构技术规程》[1] 规定下 1/400 短跨 (58.5m)

的容许挠度值 (146.25mm)。

考虑到温度场对钢网壳的作用，本工程

对上部网壳施加了 ±30℃的温度荷载 ( 整

体和局部加载不同工况 )。分析表明，温度

荷载会对网壳中心环向杆件产生不容忽视的

轴向力 ( 最大值为 2031.7kN，对应轴向应

力为 68.6Mpa)，其他杆件的轴向力及所有

杆件的主次弯矩值均可忽略不计。据此可知，

由温度作用产生的二阶效应可忽略不计。

拟建场地地震基本烈度和结构抗震设防

烈度：8 度 (0.20g)；设计地震分组：第一组；

建筑场地类别：Ⅱ类；场地特征周期：0.35s。

四、结构整体分析

4.1 计算模型

本工程中的 IMAX 影院网壳结构支承在

下部五层混凝土框架上，结构整体模型如下

图 5 所示。

4.2 动力特性

首先采用 ANSYS 对上部网壳结构进行

屈曲分析，分析显示上部网壳结构前四阶周

期分别为 0.44s、0.40s、0.37s 和 0.31s，

并得到结构前四阶特征值屈曲模态及对应的

屈曲荷载。由图 6 可知，网壳整体性能较好，

前四阶屈曲模态均为整体屈曲，均未出现局

部屈曲，图中的屈曲荷载对应为网壳稳定性

安全系数。

下部五层混凝土框架结构和整体模型动

力特性分别如下所示：

表 2 下部框架及整体模型自振周期 (s)

上部 IMAX 影院网壳结构基本周期约

0.44s，整体模型基本周期与下部框架结构

相近，且整体模型前三阶均为下部框架振动，

从第四阶模态开始出现上部网壳结构振动。

由此可见，由于下部混凝土框架结构刚度较

弱，刚度与上部网壳差异较大，因此可分别

对上下部结构进行地震效应计算。笔者认为

结构整体分析进行复核仍然是非常必要的，

只有通过结构整体分析，才能更加准确反映

结构整体性能。

4.3 综合阻尼比

IMAX 影院网壳支承在混凝土结构上，

考虑到不同材料构件对结构阻尼比的贡献不

同，将网壳与混凝土结构支承体系视为整体

结构，引用等效结构法的思路，采用《空间

网格结构技术规程理解与应用》[4] 中的位

能加权平均法推导出计算阻尼比值 ζ 计算

公式：

； ( ) ( )2 2

6s

s as bs as bss

LW M M M MEI

= + − 1

1

n

s ss

n

ss

W

W

ξξ =

=

=∑

∑

a 第一阶屈曲模态 (35.149)

a 综合阻尼比 0.0486

c 第三阶屈曲模态 (36.364)

b 第二阶屈曲模态 (34.336)

b 组阻尼比 0.02；0.05

d 第四阶屈曲模态 (40.366)

图 5

图 5、结构整体模型 (MIDAS Gen)

图 6 、特征值屈曲模态 ( 屈曲荷载 )

图 7 、位移时程曲线 ( 位移最大节点 )

图 8 、最大响应应力云图

图 9 、结构整体挠度等值线

图 10 、结构整体应力比包络

sξ

sW sL

EI asM bsM

图 6

图 7

图 8

图 10图 9


别约为 C3 环向杆的 10 倍和 6 倍；三种标

高下的环向杆竖向地震内力系数相差很小。

由此可知，随着网壳标高增大，环向杆水平

地震内力系数越大，竖向地震内力系数不受

影响。此外，C1 和 C2 环向杆水平地震内

力响应分别约为竖向地震响应值的 3~5 倍

和 2~3 倍，由此可知，水平地震作用对本

工程网壳结构抗震起控制作用。

6.2 多维地震弹性时程分析

6.2.1 加速度时程曲线

《空间网格结构技术规程》[1] 指出：

网格结构进行多维时程分析，仍按《建筑抗

震设计规范》[7]，多维地震波输入时，加速

度最大值通常按 1( 水平 1)：0.85( 水平 2)：

0.65( 竖向 ) 的比例调整。本工程在选择地

震动时，首先将地震动进行傅里叶谱变换，

从而得到不同地震动的卓越周期，最终选取

了卓越周期与网壳基本周期相近的三种地震

动 ( 两条天然地震动、一条人工地震动 )：

El Centro波、唐山波和人工波，如图12所示。

根据《建筑抗震设计规范》[7]，取加速

度峰值为 70gal，将地震记录加速度时程曲

线按比例放大，使峰值加速度等于 70gal，

持续时间应大于 10T1 和 10s，取为 15s。

6.2.2 弹性时程响应分析

表 5 基底反力

根据表 5 所示的基底反力可知，每条时

程曲线计算得到的结构底部剪力最大值均不

小于反应谱法计算结构的 80%，满足《建

筑抗震设计规范》[7] 要求。

图 13 所示为三条地震波作用下网壳最

大位移节点的位移时程曲线，可以发现网壳

结构位移最大值为 67mm( 唐山波 )，仅为

网壳长跨度 (78.5m) 的 1/1172。

七、铸钢节点设计

铸钢节点由于具有结构多样化、外形美

观、施工工期短等特点以及良好的适用性，

向杆产生轴向应力，不会产生明显的变形和

二次应力。

(5) 国内外钢结构规范均没有为铸钢节

点提供设计公式，应采用有限元分析软件利

用实体单元对节点进行计算设计。

近年在我国大型钢结构建筑、桥梁等工程中

逐渐得到推广应用，且铸钢材料伸长率不小

于 22%，具有良好的塑性，能有效防止节

点破坏 [8]。本工程中的单层网壳结构采用了

铸钢节点，铸钢节点在杆件交汇处为实心，

肢杆外径与相应网壳杆件相同，肢杆端面壁

厚不小于相接杆件的 2 倍。节点肢杆和网壳

杆件间为对接熔透焊缝，节点各肢杆在端面

应做成适当坡口。由于节点交汇杆件数量多，

几何关系复杂，部分杆件受力较大，设计方

法在国内外钢结构设计规范中并没有直接提

供设计公式；为保证节点安全，需进行详细

的有限元计算分析。

图 14 所示为本工程网壳的典型铸钢节

点几何模型，采用 Ansys11.0 进行有限元计

算分析，单元类型采用 solid45 单元。在节

点各肢杆端面设置耦合面，并将主管的一端

固接，其余各杆端根据前期 Midas Gen 整

体模型计算内力加载。图 15 所示为典型铸

钢节点在整体模型计算内力作用下的 Mises

应力分布云图。由于存在多杆件交汇情况，

铸钢节点在杆件交汇处出现明显的应力集

中，最大 Mises 应力约 360Mpa，超出了铸

钢材料强度设计值。考虑到铸钢材料延伸率

很高，应力峰值范围很小，且超出强度设计

值不大，将不足以引起铸钢节点的整体破坏。

八、结语

(1) 该工程结构采用大跨度单层网壳结

构形式，78.5m 跨度的单层网壳采用无缝

钢管，最长单杆长度达 13m，最大截面为

402x25mm，减轻结构自重，与建筑功能协

调统一。

(2) 稳定性分析是单层网壳结构设计中

的重要问题，应同时进行特征值屈曲分析和

双重非线性稳定分析，该工程双重非线性

稳定分析安全系数仅约特征值屈曲分析的

1/4。

(3) 对于设有混凝土结构支承的网壳结

构，综合阻尼比可采用本文简化计算方法得

出。

(4) 该工程属大跨度空间结构，属于风

致敏感结构，屋盖形状特殊，风荷载分布较

为复杂，该工程进行了风洞试验，可为同类

工程提供设计参考。温度作用主要对网壳环

水平和竖向地震反应谱分析。

表 4 网壳环向杆静、动内力及地震内力系数分布

表中各符号：Ns 为静内力，NEh 为水平地震内力，NEv

为竖向地震内力。

水平地震内力系数，

竖向地震内力系数。

网壳顶部环向主梁至网壳中心环向主梁依次为

C1(40.2m 标高 )、C2(35.7m 标高 ) 和 C3(26.7m 标高 )，

如图 11 所示。

根据表 4 可知，C1 和 C2 环向杆水平地震内力系数分

6.1 多维反应谱分析

6.1.1 地震作用组合及影响系数

《空间网格结构技术规程》[1] 指出：由于空间网格结构为空间结构体系，

呈现明显的空间受力和变形特点，如水平和竖向地震对网壳结构的反应都有较

大影响；因此需对网壳结构进行多维地震响应分析。为保证多维反应谱响应分

析结果的准确性，本工程分析中采用了 SAP2000 和 Midas Gen 进行对比分析、

校核。

根据加速度峰值记录和反应谱的分析发现 [6]，当水平与竖向地震作用同时

考虑时，二者的效应组合比一般为 0.4，因此，三向地震作用效应组合标准值

SEK 可按下列三个公式中较大值确定：

；；

结构总竖向地震作用标准值 FEK，可按下列简化计算公式计算 [7]：

；；

根据文献 [7] 条文说明，考虑 1.5 倍增大系数弥补反应谱竖向振动效应放

大的不足，竖向地震作用影响系数最大值确定如下：

6.1.2 地震反应谱响应分析

由于网壳结构为空间结构体系，具有明显的空间受力和变形特性，且水平

和竖向地震均对网壳结构反应都有较大影响。因此，对该工程的网壳结构进行

图 11

图 12

图 15图 14图 13

(a)El Centro 波 ( 峰值加速度 341.7gal) (b) 唐山波 ( 峰值加速度 57.3gal) (c) 人工波 ( 峰值加速度 35gal)

图 11、网壳杆件编号

图 12、地震动加速度时程曲线

图 13、不同地震波位移时程曲线

图 14 、铸钢节点几何模型

图 15、典型铸钢节点 Mises 应力

( )22 0.85 0.4EK X Y ZS S S S= + + ( )220.4 0.85EK Y X ZS S S S= + + EK ZS S=

maxEK v eqF Gα= max max0.65vα α=1

0.75n

eq ii

G G=

= ∑

max max max0.750.65 1.5 0.860.85v H Hα α α= × × =

maxvα Ehh

s

NN

ξ =

Evv

s

NN

ξ =

70 / 结构年会特刊

本刊中①、②、③、④、⑤ 项目实景图为存在建筑拍摄*

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