【文章內(nèi)容簡介】 (a)典型層結(jié)構(gòu)平面； (b)結(jié)構(gòu)剖面 圖 30 深圳市賽格廣場大廈外觀 26 (2)塔樓采用芯筒 框架結(jié)構(gòu)體系，主要抗側(cè)力構(gòu)件是芯筒，考慮到芯筒的高寬比已達到 15，抵抗水平荷載傾覆彎矩的能力偏弱，分別于塔樓的第 20 層、 35層、 50 層、 65 層和 71 層，由芯筒縱、橫墻向外伸出一層樓高的剛性伸臂桁架，形成剛臂，與外圈框架柱 連接；并于該樓層，沿外圈框架設(shè)置一圈一層樓高的周邊桁架 (圖 31a、圖 32a)，形成剛性環(huán)梁，使外圈框架柱與芯筒形成整體抗彎構(gòu)件，共同抵抗塔樓的傾覆力矩。圖 32b 為塔樓第 71 層的帽桁架設(shè)置情況。 (3)裙房及地下室也采用鋼梁和鋼管混凝土柱，柱網(wǎng)尺寸為 12m179。 12m 圖 32a 賽格廣場大廈的加勁層 27 天津國貿(mào)中心 ： 天津國貿(mào)中心是一座集會議、酒店、寫字樓及高級公寓于一身的綜合性大廈，建筑面積 23 萬㎡ (其中地上 萬㎡，地下 萬㎡ )。整個建筑由三個部分組成，主塔： 64 層， 副塔： 33 層， 128m 公共裙房： 10 層 效果圖 立面圖 標(biāo)準(zhǔn)層平面圖一 ： (1)天津國際貿(mào)易中心大廈的主樓，地下 3 層，埋深 ；地上 64 層，高260m；底層層高為 7m，典型樓層的層高為 。 28 (2)建筑平面為近似橢圓的長方形，典型層結(jié)構(gòu)平面如圖 33 所示。采用鋼框架 支撐芯筒 剛臂體系。兩對邊 鋼框架軸線間的距離為 179。 ，支撐芯筒兩對邊軸線間的距離為 179。 。 圖 33 典型層結(jié)構(gòu)平面 (3)支撐芯筒的高寬比達到 21，抗傾覆能力 顯然不足。利用樓房的設(shè)備層和避難層，于第 22 和 23 層設(shè)置一道兩層樓高的剛性伸臂桁架和周邊桁架，于第 3 53 層各設(shè)置一道一層樓高的剛性伸臂桁架和周邊桁架，形成三個加勁層。使外圈框架柱與支撐芯筒連成一個整體的抗傾覆構(gòu)件。結(jié)構(gòu)剖面示于圖 34。 (4)地面以上采用鋼結(jié)構(gòu)，地下三層采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，全部鋼柱均延伸至基礎(chǔ)底板 。地上鋼柱采用 H 型鋼和矩形鋼管，鋼梁采用工字形截面。地上鋼柱采用 H 型鋼和矩形鋼管，鋼梁采用工字形截面。各層樓板均采用波高 51 ㎜壓型鋼板上澆 69 ㎜厚的組合樓板。 (5)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注柱，直徑 800 ㎜，有效樁長 47m，單柱承載力標(biāo)準(zhǔn)值為 4400kN；基礎(chǔ)底板厚 。 圖 34 支撐芯筒 剛臂 體系結(jié)構(gòu)剖面 29 天津地鐵大廈工程 ： 本工程為天津地鐵大廈暨地鐵海光寺站?？偨ㄖ娣e 78910 平方米，占地面積 2810 平方米，工程由地下及地上兩部分組成。地下二、三層為汽車庫，地下一層是為地鐵一號線海光寺站 2 號、 3 號出口服務(wù)的集散廳及附屬設(shè)備用房 ，地上為地鐵集散廳出口、營業(yè)廳、餐飲、辦公及會所。 ： 天津地鐵大廈工程地下三層，地上 41 層 (不含夾層 )，自室外地面算起主體高度約為 165m，采用鋼管 混凝土 柱 框架 —— 型鋼 混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系，建筑物寬 ，為加強整體剛度，每層均布置為井字梁結(jié)構(gòu)，混凝土抗震墻端部暗柱均設(shè)置型鋼，以提高墻體延性。 柱網(wǎng)沿建筑物的縱向基本采用 ，沿建筑物的橫向基本采用 柱距。 核心筒墻體厚度沿建筑物高度逐漸減少：外筒 3~21 層 600 ㎜， 22 層 ~31層 500 ㎜， 31 層 ~頂層 400 ㎜；核心筒內(nèi)剪力墻： 3~頂層 250 ㎜。 主體鋼管混凝土柱：ф 1200179。 ，ф 1000179。 ，ф 650179。地鐵大廈剖面圖 地鐵大廈典型平面圖 30 。 根據(jù)《巖土工程勘察報告》的結(jié)論和建議，采用樁基。主體部分樁尖選在地表以下的 57m 的粉土層上，樁長為 42m，直徑為 800 ㎜，考慮到主體部分荷載大，故采用大直徑鉆孔灌注樁，其單樁承載力特征值約為 3200KN。綜合墻、柱沖切驗算及減少主體和地下室裙房之間的沉降量及地下室整體剛度等因素，擬將主體部分底板厚度取為 2500㎜左右，裙房部分地下室底板厚度取為 1200 ㎜。自室外地坪算起，地下室埋深為 物高度 1/13 左右，大于 1/18，滿足規(guī)范要求。 地鐵大廈立面圖 31 天津市金皇大廈 ： 金皇大廈位于天津市河西區(qū)南京路東側(cè) (見圖 )，總建筑面積 94800 ㎡，是一幢綜合性的大型民用建筑。主樓 47層，地下 3 層，裙房 5 層，建筑高度 188m。 ： 本工程結(jié)構(gòu)體系采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土筒中筒結(jié)構(gòu)。 外筒總高 161m，為梁柱組成的框架筒體。 Y 方向柱距為 ，隨弧而置， X 方向柱距為 。因下部 1~5 層為大堂入口、大型商場等大開間的需要，外框壁柱不能落地而采用了部分框剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程利用 6層為結(jié)構(gòu)剛度轉(zhuǎn)換層。轉(zhuǎn)換層大梁截 面為 1200 ㎜179。 1600 ㎜，框支柱截面 為 1500 ㎜179。 1500 ㎜，板厚 200。并在結(jié)構(gòu) 短柱內(nèi)設(shè)置核心柱，從而增加了延性，避免形成對抗震不利的典型框支柱。 內(nèi)筒為電梯間、樓梯間等若干片鋼筋混凝土剪力墻組成的實腹筒。各層截面尺寸及混凝土強度等級，由下至上均勻遞減，以調(diào)整結(jié)構(gòu)豎向剛度。內(nèi)外筒 距10m左右，其高寬比 X 方向為 4， Y 方向為 5。 因本工程采用高強度混凝土，為解決施工澆灌高強度混凝土的困難，并保證質(zhì)量，本工程充分利用了混凝土的后期強度指標(biāo)，以達到設(shè)計強度要求。經(jīng)實踐證明，此措施比較成功。一年后通過檢測， C55 混凝土后期強度已經(jīng)超過 C60。 為提高本工程的整體抗震能力，在剪力墻上設(shè)置了素混凝土通縫。為滿足建筑使用功能的需要及施工單位的要求， 47 層主樓與 5 層裙房之間，沒有設(shè)置沉降縫，采用調(diào)整基礎(chǔ)底板厚度及地下連續(xù)深度等技術(shù)措施，經(jīng)過沉降計算，有較的控制沉降差異，以滿足結(jié)構(gòu)及各方的要求。 金皇大廈外觀 32 主樓 的結(jié)構(gòu)設(shè)計除對豎向荷載、風(fēng)、地震作用下一般分析外，還對地震的動態(tài)分析、環(huán)境、溫度變化影響做了較詳細的計算。其結(jié)構(gòu)第一自振周期約 ，最大的水平位移約 80 ㎜。 裙房柱網(wǎng)為 9m179。 9m，采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)形式板厚 300 ㎜。 5 層樓蓋為 27m179。 27m空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。 地下 3 層按五級人防設(shè)計。主樓與裙房均采用擋土圍護墻及承重三位一體的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。主樓基坑凈高 ，裙房基坑凈高 。 33 中國水利博物館 ： 中國水利博物館位于杭州市蕭山區(qū)， 屬 國家級博物館，總建筑面積 36000㎡ ，主體高度 108m，塔尖高度 128m，局部一層地下室，地下室 底板 埋深 ，地上 11 層，其中 3~10 層各層 間含 回廊層 ， 基座 裙房 平面呈圓形 ，外形為 臺階狀退臺， 三 層以上為 主 塔，平面形狀 呈 對稱八角形， 仿照 古塔的風(fēng)格，層層內(nèi)收 。11 層 為 一個 25m 高的共享空間，中央 為 獨立的琉璃小塔，形成 “ 塔中塔 ” 的建筑造型。兩部玻璃鋼梯對稱盤旋而上，獨具匠心 (圖 11，圖 12)。 圖 11 中國水利博物館立面效果圖 圖 12 頂部共享空間 效果圖 ： (1)建筑體形為 大底盤 單塔結(jié)構(gòu) ，屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)。 (2)豎向由 不同 結(jié)構(gòu) 體系組合而成：底部大底盤采用 型 鋼混凝土核心筒 —鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，部分采用鋼管混凝土柱 ，； 中部主塔為 型 鋼混凝土核心筒 —鋼框架結(jié)構(gòu)體系；頂部空曠共享部分采用空間拱型網(wǎng)筒 —鋼框柱組合結(jié)構(gòu)，其中 “ 塔中塔 ” 造型為豎向懸臂筒 (圖 21)。 (3)利用設(shè)備層 作為 加強層，實現(xiàn)了核心內(nèi)筒向外筒的高位轉(zhuǎn)換。 (4)主 塔層層內(nèi)收，層間錯柱 的 豎向傳力采 用 了 ―斜柱節(jié)點 ‖。 34 ： (1)單塔大底盤結(jié)構(gòu)和豎向剛度 突變的控制 針對可能形成相對薄弱層的三層及以上幾層采取加強措施，將主塔落地的鋼框柱改為鋼管混凝土柱，并向上延伸 兩 層。采用鋼管混凝土柱有效地提高了這些桿件的承載力和延性 ,也改善了與 裙房混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)同工作 的能力 。同時，對三層樓板、樓面梁予以加強，在塔體和基座之間形成一個過渡層，以減緩樓層剛度的變化幅度 。 (2)空曠頂部結(jié)構(gòu)的處理 11 層的共享空間高 25m， 構(gòu)成“ 塔中塔 ” 造型的懸臂筒 由于與其他構(gòu)件沒有連接，因而整個 共享空間 僅由塔身外側(cè)的 八 根 角柱 支撐， 而且， 本工程的 頂部結(jié)構(gòu) 不僅 要有足夠的抗推剛度以抵御水平荷載的作 用， 還 要有足夠的強度和剛度以承受 來自螺旋 鋼梯 和 休息平臺 的 豎向荷載 ，而以 八 根 角柱組成框架結(jié)構(gòu)， 顯然不能滿足要求。 在設(shè)計中采用了 空間拱型網(wǎng)筒 —鋼框柱組合結(jié)構(gòu)體系 (圖 31)。由 ANSYS 的內(nèi) 力分析可以看出： 各條拱相交后形成的空間結(jié)構(gòu)體系空間整體作用明顯 ； 桿件內(nèi)力分布 呈“ 桿 ”的受力 特征，各條拱實際起到支撐的作用 ， 其變形以剪切型變形為主 ； 組合結(jié)構(gòu)分工明確，受力合理，八根組合角柱承擔(dān)了頂部結(jié)構(gòu)的豎向垂直荷載，而水平荷載基本上由空間拱形網(wǎng)筒承擔(dān)。 圖 21 ETABS 結(jié)構(gòu) 模型簡圖 35 圖 31 拱形網(wǎng)筒 鋼框柱組合結(jié)構(gòu)簡圖 圖 32 飛檐的結(jié)構(gòu)模型 (3)核心內(nèi)筒向外筒的高位轉(zhuǎn)換 與框筒、網(wǎng)筒約束扭轉(zhuǎn)的控制 為實現(xiàn)十一層抗側(cè)力體系由 核心內(nèi)筒向外 網(wǎng) 筒的高位轉(zhuǎn)換 ，在 第十層 (設(shè)備層 )設(shè)置了由 八榀核心筒外伸帽式桁架 與周邊環(huán)形桁架 及剛性樓板組成 的剛性轉(zhuǎn)換層 。核心筒的外伸剛臂使得核心筒﹑帽式桁架及周邊立柱一起工作，增加了整個抗側(cè)力體系的有效寬度 ,減少了核心筒的內(nèi)力，提高了整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。 此剛性層連同網(wǎng)筒頂部的 剛性帽式桁架 以及 利用休息環(huán)廊 做 成環(huán)型水平隔板 ， 使拱型網(wǎng)筒的空間剛度 得以增強 。 對網(wǎng)筒的扭轉(zhuǎn)振動和側(cè)移的 起到了 約束作用，明顯改善了網(wǎng)筒的受力性能。 同時，將 塔體 “ 飛檐 ” 設(shè)計 成 鋼管桁架 結(jié)構(gòu) (圖 32)，相當(dāng)于筒 體 的水平剛性加勁肋，作用效果相當(dāng)明顯 。根據(jù) ETABS 的 計算 結(jié)果比較 ：整體結(jié)構(gòu)的抗扭剛度 得到 加強， 高振型中的 扭振明顯減少， 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 得到改善 。 (4)豎向錯柱結(jié)構(gòu) 本 工程延承了中國傳統(tǒng)樓閣式木塔的建筑風(fēng)格，自四層起，上層外柱均向內(nèi)縮約半個柱截面的高度，構(gòu)成收分 。 由于豎向錯柱，使得結(jié)構(gòu)的豎向傳力路徑不連續(xù)，而且，隨柱子豎向 偏心 的逐層疊加， 使得底 層柱 存在較大的 偏心矩 。 設(shè)計 時 利用了 “ 斗拱 ” 的建筑造型，在 “ 斗拱 ” 的高度范圍內(nèi)將上下錯柱的節(jié)點設(shè)計成 “ 斜柱 ” 的節(jié)點形式 (圖 33)。上柱的軸力通過斜 柱 直接傳遞到下柱，解決了上下傳力路徑的不連續(xù)問題。同時在節(jié)點下端沿徑向設(shè)水平拉桿，利用徑向拉桿和周邊桁架梁共同抵抗水平推力，徑向拉桿的拉力通過核心筒的鋼骨柱傳遞 給 水平 鋼 暗梁，水平 鋼 暗梁沿核心筒形成環(huán)向自平衡體系 (圖 34)，樓層處鋼框梁承受來自節(jié)點的壓力?？紤]到錯柱節(jié)點在整個結(jié)構(gòu)體系中的重要性，因而，在設(shè)計時對節(jié)點的承載力予以特別地提高。 36 圖 33“ 斜柱節(jié)點 ” 大樣 及 等效應(yīng)力 SEQV 圖 圖 34 水平傳力路線圖 37 橫濱陸地標(biāo)志大樓 ： 所在地：神奈川縣橫濱市西區(qū)港未來 22 樓層總面積： 392284 ㎡ 層數(shù)：高層 地下 3 層，地下 70 層，塔樓 3 層 裙房：地下 4 層，地下 5 層一部分 7 層，塔樓 1 層 用途：辦公樓，賓館，商場，文化設(shè)施，停車場 高度： 296m 圖 182 制振裝置 圖 183 骨架模型 ： 結(jié)構(gòu)類別：基礎(chǔ) 直接基礎(chǔ) 框架 8 層以下 鋼骨鋼筋混凝土、一部分鋼筋混凝土 9 層以上 鋼結(jié)構(gòu) 橫濱陸地大樓是日本最高 (296m)的超高層建筑，也是具有辦公樓178。賓館178。商場和文化設(shè)施等復(fù)合用途的大型建筑物。 至今為止在日本建設(shè)的超高層大樓都以考慮地震作用為主，但在本建筑中，圖 181 建筑外觀 38 風(fēng)荷載起著和地震作用相同或更大的作用。為了確保能夠抵抗風(fēng)荷載引起的傾覆力矩，采用了豎向荷載在建筑物的邊角部傳遞的框架結(jié)構(gòu)。對于承受高軸壓力的邊角部的柱材，使用了極厚的高強度 SM5