【文章內(nèi)容簡介】 層間位移角樓層W105YR50AW105YR50BW105YR50C規(guī)范限值1/5 00地震作用下層間位移角0204060801001200 層間位移角樓層SPECXSPECY規(guī)范限值1/50033 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 水平位移 風(fēng)荷載作用下水平樓層位移0204060801001200 200 400 600 800樓層水平位移 ( m m )樓層W350YR50AW350YR50AW350YR50A地震作用下水平樓層位移0204060801001200 200 400 600樓層水平位移 ( m m )樓層SPECXSPECY34 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 基底反力 G(KN) 總重量 Q0/G(%) 71188 71188 71188 基底剪力 Q0(KN) 基底彎矩 M0(GNm) 風(fēng)荷載 作用 WYR100C WYR100B WYR100A 項目 G(KN) 總重量 Q0/G(%) 56464 56525 基底剪力 Q0(KN) 基底彎矩 M0(GNm) 地震 作用 SPECY SPECX 項目 混凝土內(nèi)筒承擔的豎向荷載約占總重的 57％；鋼管混凝土斜交網(wǎng)格外筒承擔的豎向荷載約占總重的 43％。內(nèi)筒承擔的基底剪力約占總剪力的 61%，而外筒承擔約 39%；內(nèi)筒承擔的傾覆力矩約占總傾覆力矩的 39%，外筒約占 61%。 35 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 豎向荷載作用下核心筒彈性變形圖 1MNMXXYZ 0FEB 26 202217:00:55NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1UZ (AVG)RSYS=0DMX =.134912SMN =36 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 豎向荷載作用下外筒彈性變形圖 1MNMXXYZ 0FEB 26 202216:59:54NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1UZ (AVG)RSYS=0DMX =.137162SMN =37 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 風(fēng)荷載作用下側(cè)向變形圖 1MNMXXYZ 0.075778.151556.227335.303113.378891.454669.530448.606226.682022FEB 26 202217:09:37NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1USUM (AVG)RSYS=0DMX =.682022SMX =.68202238 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 風(fēng)荷載作用下外筒斜交網(wǎng)格柱軸力分布圖 1MN MXXYZ 228871852014153978654191052331576821204916417FEB 26 202217:08:17ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS1TOPDMX =.682022SMN =22887SMX =1641739 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 結(jié)構(gòu)前三階振型圖 40 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 溫度效應(yīng)分析 結(jié)構(gòu)合攏溫度范圍約為 1035℃ 。由于使用期間西塔的結(jié)構(gòu)構(gòu)件都處于室內(nèi)環(huán)境，有空調(diào)控制溫度，一般在 20℃ 28℃ 左右，因此，所有內(nèi)部構(gòu)件只需考慮 177。 10℃ 的溫度變化。把溫度荷載施加于 ETABS三維模型上進行分析，可得構(gòu)件軸力最大內(nèi)力設(shè)計值增加的百分比分別為：外框柱約％、樓面環(huán)梁約 ％、樓面拉梁約 ％，都可忽略不計。 41 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 徐變分析 G Z W T C o r e w a l l : C u m u l a t i v e S h o r t e n i n g0 . 05 0 . 01 0 0 . 01 5 0 . 02 0 0 . 02 5 0 . 0L103 L098 L093 L088 L083 L078 L073 L068 L063 L058 L053 L048 L043 L038 L033 L028 L023 L018 L013 L008 L003 B2L e v e lCumulative Shortening [mm]E l a s t i c C r e e p S h r i n k a g e 圖 9 內(nèi)筒的豎向壓縮量 (一年后 ) 42 廣州西塔 結(jié)構(gòu)分析 / 分析結(jié)果 徐變分析 G Z W T C o l u m n : C u m u l a t i v e S h o r t e n i n g0 . 02 0 . 04 0 . 06 0 . 08 0 . 01 0 0 . 01 2 0 . 01 4 0 . 0L103 L098 L093 L088 L083 L078 L073 L068 L063 L058 L053 L048 L043 L038 L033 L028 L023 L018 L013 L008 L003 B2L e v e lCumulative Shortening [mm]E l a s t i c C r e e p S h r i n k a g e 圖 9 內(nèi)筒的豎向壓縮量 (一年后 ) 43 廣州西塔 結(jié)構(gòu)體系 結(jié)構(gòu)分析 3 2 振動臺試驗 1 設(shè)計難點及解決方案 4 44 廣州西塔 振動臺試驗 2022年 2月 14日在中國建筑科學(xué)研究院振動臺實驗室進行了西塔結(jié)構(gòu)模擬地震振動臺試驗 .模型幾何比尺 1/50,滿足動力和重力相似關(guān)系 .試驗表明 ,結(jié)構(gòu)模型在 7度罕遇地震作用后仍可保持彈性 . 45 廣州西塔 振動臺試驗 在振動臺試驗過程中，結(jié)構(gòu)在各工況地震作用下，振動形態(tài)基本為平動，結(jié)構(gòu)整體基本無扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 模型在經(jīng)歷了 7度小震、 7度中震、 7度罕遇地震作用后，自振特性有微小變化，結(jié)構(gòu)基本處于彈性狀態(tài)。 模型在經(jīng)歷了 8度罕遇地震作用后 , 自振特性又有微小變化，核心筒剪力墻未見明顯裂縫，外圍銅管混凝土構(gòu)件未見明顯屈服，說明模型結(jié)構(gòu)稍有損傷，模型最大層間位移角為 1/133。 試驗說明，原型結(jié)構(gòu)設(shè)計在 8度罕遇地震作用下滿足規(guī)范要求。 46 廣州西塔 結(jié)構(gòu)體系 結(jié)構(gòu)分析 4 2 振動臺試驗 3 設(shè)計難點及解決方案 1 47 廣州西塔 設(shè)計難點及解決方案 、 樓層平面內(nèi)拉力問題 西塔建筑造型獨特，由鋼管混凝土柱組成的斜交網(wǎng)絡(luò)外框筒分為 16個節(jié)，每個節(jié) 27M，鋼管混凝土柱在每個節(jié)間為直線段，相鄰節(jié)段的柱于節(jié)點層形成一個折點，并于節(jié)點層平面內(nèi)產(chǎn)生向外的推力，如下圖所示 ,從而在樓層梁板中產(chǎn)生了拉力。抵抗該拉力是本工程設(shè)計中的技術(shù)難點之一。 48 廣州西塔 設(shè)計難點及解決方案 通過分析可知，由外筒斜柱豎向力傳遞轉(zhuǎn)折而產(chǎn)生的向外的推力可由鋼管混凝土柱本身的剪力、外環(huán)梁的拉力、連接柱與核心筒的拉梁及樓板的拉力來平衡。 一般說來，鋼管混凝土柱的優(yōu)勢在于承受軸向力，過大的剪力和彎矩會降低鋼管混凝土柱的承載能力；而鋼筋混凝土樓板則有裂縫寬度的限制。因此，本工程采取了外框筒環(huán)梁 +拉梁 +核心筒內(nèi)閉合環(huán)梁構(gòu)成的獨立的平面內(nèi)抗拉體系，如下圖所示。 49 廣州西塔 設(shè)計難點及解決方案 50 廣州西塔 設(shè)計難點及解決方案 、 外框筒斜柱相貫節(jié)點問題 本工程的第二個主要技術(shù)難點是組成斜交網(wǎng)格外框筒的鋼管混凝土柱 “ X”形相貫節(jié)點。建筑師要求兩根鋼管混凝土柱空間相貫。在柱軸線交點處截面面積最小，所受軸力最大。因此 ,必須設(shè)計一個特殊節(jié)點以滿足既不加大節(jié)點的截面尺寸，又能滿足承受更大內(nèi)力的要求。 51 廣州西塔 設(shè)計難點及解決方案 我們研究設(shè)計了一個新型節(jié)點，利用豎向放置的橢圓形拉板連接四根相貫的鋼管，節(jié)點區(qū)內(nèi)鋼管壁適當加厚，細腰處設(shè)置水平加強環(huán)。(如圖所示 )。該節(jié)點形式簡潔，受力明確，方便管內(nèi)混凝土的澆灌。目前已完成兩個階段的試驗，試驗證明該節(jié)點承載力及剛度均能滿足要求。 52 廣州西塔 設(shè)計難點及解決方案 1 2XYZX YZ APR 3 202211:23:26APR 3 202211:23:26ELEMENTS ELEMENTSREAL NUM REAL NUM節(jié)點模型 53 廣州西塔 設(shè)計難點及解決