【導(dǎo)讀】地產(chǎn)開發(fā)商涌向津門。與此同時，也帶來了更多的國內(nèi)外著名的設(shè)計院和專家。開發(fā)商對我們的設(shè)計產(chǎn)品提出了嚴(yán)格的要求，同時也期待我們院。提供技術(shù)更先進、經(jīng)濟更合理的建筑，這使我們深深的感到我們的技術(shù)儲備不足，的是意識的落后，難以適應(yīng)市場的需要。結(jié)合天津市的自然條件，努力追趕國內(nèi)外的先進技術(shù)水平。工程實踐中，發(fā)揮我院原有的技術(shù)優(yōu)勢，和熟悉天津情況的地利人和等優(yōu)勢條件，把我院的設(shè)計水平提高到一個新的高度，達到與我們大院相匹配的設(shè)計地位。成的國內(nèi)外的超高層建筑進行總結(jié)分析整理。同時對與超高層設(shè)計密切相關(guān)的風(fēng)。洞試驗、振動臺試驗的情況加以搜集，編輯成冊，供設(shè)計人員參考使用。FinancialCenter)位于上海浦東陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)。面的一組對角，自下而上按弧形曲線漸變地收進，大廈主樓采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)“筒中筒”體系。②上海東方海域的震級、震中距離37km的大地震；③上海西北350km處地層斷裂錯動引發(fā)的震級為的特大地震。

　　

【正文】 同承擔(dān)。 ： (1)伸臂鋼桁架 (剛臂 )埋置于芯筒的鋼筋混凝土隔墻內(nèi)，其上、下弦貫通于樓面全寬，并與巨型翼柱內(nèi)的型鋼暗柱相連接；芯筒與翼柱之間鋼桁架外露部分 49 (第一節(jié)間 )的斜腹桿，第 2 5 85 樓層處的第一、二、三道桁架，分別呈人字形、 X 形和倒人字形?，F(xiàn)以第一道伸臂桁架為例，將其結(jié)構(gòu)簡圖示于圖 7(a)。 (2)為使施工期間芯筒與翼柱差異壓縮變形引起的伸臂桁架桿 件初應(yīng)力達到最小值，桁架第一節(jié)間斜桿與上、下弦節(jié)點板之間采取長圓孔的銷栓連接 (圖 7b)。原設(shè)計每端為一根 ?17長 、重 230 ㎏的銷栓，施工中，修改為兩根較小直徑銷栓。 圖 7 連接芯筒與巨型翼柱的伸臂鋼桁架 (a)結(jié)構(gòu)簡圖； (b)斜桿銷栓連接 ： (1)鋼筋混凝土芯筒墻厚與型鋼混凝土巨型翼柱截面尺寸的相對關(guān)系，是按照各構(gòu)件在重力和側(cè)力共同作用時的等應(yīng)力設(shè)計準(zhǔn)則來確定。 (2)鋼筋混凝土芯筒和型鋼混凝土巨型翼柱的截面尺寸列于表 1。 50 金茂大廈抗側(cè)力構(gòu)件截面尺寸 表 1 所在樓層 鋼筋混凝土芯筒 型鋼混凝土翼柱 周邊墻厚(㎜ ) 內(nèi)隔墻厚(㎜ ) 混凝土 強度等級 截面尺寸 (㎜179。㎜ ) 混凝土 強度等級 配筋率 含鋼率 64~87 層 450 (無 ) C40 1000179。 3500 C40 1% 1%~2% 55~63 層 650 C50 1500179。 4500 C50 31~54 層 700 450 17~30 層 750 C60 1500179。 5000 C60 3~16 層 850 (3)各層樓蓋由鋼梁和組合樓板構(gòu)成。鋼梁中心距為 ，上覆肋高 75 ㎜的壓型鋼板，現(xiàn)澆混凝土后形成的組合樓板，其面板厚度為 80 ㎜。 (4)八邊形鋼筋混凝土筏形基礎(chǔ)平板的平面尺寸為 62m179。 62m，平板厚度為4m，采用 C50 混凝土澆筑，內(nèi)配多層 ?35 鋼筋束，間距 300 ㎜ ~600 ㎜；彎矩最大處，最多配置 10 層鋼筋。為防止基礎(chǔ)因溫度變化和混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫，在板面配置兩層 ?8@100 鋼筋網(wǎng)；在板底，至少配置兩層受力鋼筋。 (5)基礎(chǔ)筏板坐落在中心距 、長 65m、打入埋深 85m砂層內(nèi)的 429 根鋼管樁上。鋼筋直徑為 914 ㎜，壁厚 20 ㎜，單樁承載力為 7500kN。根據(jù)塔樓設(shè)計重力荷載 (179。 106kN)、樁長和地基土質(zhì)狀況計算，塔樓地基的預(yù)期沉降量為 50 ㎜。地下室埋深大，地下水位高，在施工時除做了 1m厚、 30m高的鋼筋混凝土連續(xù)護壁墻外，還做了水平面的鋼筋混凝土內(nèi)撐。 ： (1)當(dāng)著眼于控制結(jié)構(gòu)的側(cè)移時，抗側(cè)力體系的效能取決于下列三點：①芯筒的剪切變形和彎曲變形；②巨型翼柱的壓縮；③伸臂桁架各桿件的軸向變形。 (2)塔樓在風(fēng)荷載作用下，抗側(cè)力構(gòu)件三種情況的側(cè)向變形曲線，示于圖；①鋼筋混凝土芯筒的剪 51 切變形數(shù)值很?。虎趦H考慮芯筒單獨工作時，側(cè)移數(shù)值 較大；③考慮型鋼混凝土巨形翼柱通過伸臂鋼桁架與芯筒共同抵抗傾覆力矩時，其側(cè)移約減小到單獨芯筒的 1/3。 (3)大廈的模型風(fēng)洞試驗，考慮了建筑場地周邊環(huán)境的現(xiàn)狀 (多幢 10 層樓房 )和遠期發(fā)展 (多幢 30~40 層樓房和兩幢特高樓房 )兩種情況，根據(jù)風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)計算所得塔樓頂點的側(cè)移角、風(fēng)振加速度和扭轉(zhuǎn)振動速度，分別列于表 2 和表 3。由氣象資料分析金茂大廈上空 (365m以上 )梯度風(fēng)速為 42m/s；進行了剛性模型、天平測力模型和 氣彈性模型的風(fēng)洞試驗，風(fēng)洞試驗所得建筑物上部風(fēng)速小于按我國規(guī)范計算的風(fēng)速。由于頂部風(fēng)速的不同 和風(fēng)壓分布的差別，按風(fēng)洞試驗計算和按我國規(guī)范計算的頂點位移和最大層間位移都有差別，設(shè)計時經(jīng)過詳細分析比較。在重現(xiàn)期為10 年的風(fēng)載下，可滿足人的舒適度要求。 風(fēng)荷載作用下塔樓結(jié)構(gòu)頂點側(cè)移角和最大層間側(cè)移角 表 2 建筑環(huán)境 風(fēng)荷載取值 塔樓周圍建筑現(xiàn)狀 塔樓周圍遠期建筑 ue/H △ ue/h ue/H △ ue/h 30 年重現(xiàn)期與 %結(jié)構(gòu)阻尼比 1/1210 1/1110 1/910 1/870 50 年重現(xiàn)期與 %結(jié)構(gòu)阻尼比 1/1140 1/860 100 年重現(xiàn)期與 %結(jié)構(gòu)阻尼比 1/1010 1/930 1/760 1/730 塔樓頂部 (322m高度處 )風(fēng)振加速度和扭轉(zhuǎn)振動速度 表 3 建筑環(huán)境 風(fēng)荷 載取值 風(fēng)振加速度 (1 Gal) 扭轉(zhuǎn)振動速度 ( rad/s) 現(xiàn)有建筑 遠期建筑 容許最大值 現(xiàn)有建筑 遠期建筑 容許最大值 1 年重現(xiàn)期 ~ ~ 7~10 10 年重現(xiàn)期 ~ ~ 15~20 (4)大廈按 7 度抗震設(shè)防，場地屬Ⅳ類。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第一階段，計算出的結(jié)構(gòu)底面地 震剪力和彈性層間側(cè)移，列于表 4。地震作用采用標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，由振型組合進行內(nèi)力及位移分析。此外，分別用加速度峰值 35Gal、 220Gal(注：1Gal=102m/s2)的人工波 (現(xiàn)場勘測及地震危險性分析得出 )及 E1 Centro 地震波作風(fēng)荷載作用下塔樓結(jié)構(gòu)的側(cè)移 52 了彈性及彈塑性時程分析。 7 度地震作用下結(jié)構(gòu)的基底剪力和彈性側(cè)移 表 4 項目 基底剪力 (kN) 結(jié)構(gòu)頂點側(cè)移角 ue/H 最大層間側(cè)移角 △ ue/h 7 度彈性分析 1/845 1/750 (5)自振特性 實測自振周期依次為 、 、 、 、 ，未測扭轉(zhuǎn)周期。計算基本周期為 ，扭轉(zhuǎn)周期為 。 53 四 .超高層建筑的風(fēng)洞試驗 概 述 目前所建超高層建筑高度很高，而且多地處高層建筑密集的市中心城區(qū)。其周邊建筑物和地形對風(fēng)場影響顯著。根據(jù)大量的實測實驗和記錄分析，可將作用在建筑物上的風(fēng)分解成兩部分，一部分是平均風(fēng)，它對結(jié)構(gòu)的作用是靜力。另一部分是脈動風(fēng)，它對結(jié)構(gòu)的作用是動力的。風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用不能只簡化為靜力，必須考慮動力作用。一般來說風(fēng)對建筑物的作用有以下特點： 風(fēng)對建筑物的作用力包含靜力部分和動力部分，且分 布不均勻，隨作用位置的不同而變化。 風(fēng)對建筑物的作用與建筑物的幾何外形有直接的關(guān)系。 風(fēng)對建筑物的作用受建筑物的周圍環(huán)境影響較大，周圍環(huán)境的不同對風(fēng)場分布影響很大。 與地震相比較，風(fēng)力持續(xù)作用時間較長，同時作用也頻繁。 現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是高、大、柔，這使得結(jié)構(gòu)對風(fēng)荷載的敏感性逐漸增強，抗風(fēng)設(shè)計已成為很多重大型工程項目設(shè)計中的首要問題。鑒于現(xiàn)行“荷載規(guī)范”在這方面所能提供的信息有限，利用風(fēng)洞實驗觀測和計算流體力學(xué) (CFD)技術(shù)模擬就成為獲取結(jié)構(gòu)繞流信息的有效途徑。 風(fēng)洞實驗方法雖然準(zhǔn)確直觀， 但由于現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的形狀一般比較復(fù)雜，其周圍流場也變化多端，這給模型的制作以及在試驗中的觀測帶來較大困難；在縮尺實驗中某些相似數(shù)的模擬，也常令實驗者大傷腦筋；此外實驗的費用較高、時間較長，也限制了實驗方法在工程實驗 中的應(yīng)用。 目前平均風(fēng)荷載能夠模擬的不錯，且大多仍局限在單體結(jié)構(gòu)。若要更深入，例如考慮群體結(jié)構(gòu)包括干擾效應(yīng)等，更加困難。 隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)和計算流體技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用“數(shù)值風(fēng)洞”技術(shù)對結(jié)構(gòu)周圍的風(fēng)場進行模擬已成為可能。 ADINA， CFX， ANSYS， FLUNT 都是不錯的風(fēng) 洞仿真分析程序。 但通常來說，需要風(fēng)洞實驗的結(jié)構(gòu)最終還是需要風(fēng)洞實驗而不是風(fēng)洞實驗仿真。 54 規(guī)范相關(guān)內(nèi)容 規(guī)范中對于風(fēng)洞試驗的相關(guān)內(nèi)容 : 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 32020 在需要更細致進行風(fēng)荷載計算的場合，風(fēng)荷載體型系數(shù)可按本規(guī)程附錄 A 采用，或由風(fēng)洞試驗確定 當(dāng)多棟或群集的高層建筑相互間距較近時，宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng)。一般可將單棟建筑的體型系數(shù)μ s 乘以相互干擾增大系數(shù)，該系數(shù)可參考類似條件的試驗資料確定；必要時宜通過風(fēng)洞試驗確定。 房 屋高度大于 200m時宜采用風(fēng)洞試驗來確定建筑物的風(fēng)荷載；房屋高度大于 150m，有下列情況之一時，宜采用風(fēng)洞試驗確定建筑物的風(fēng)荷載： —— 平面形狀不規(guī)則，立面形狀復(fù)雜； —— 立面開洞或連體建筑； —— 周圍地形和環(huán)境較復(fù)雜。 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB 500092020 風(fēng)荷載體型系數(shù) 房屋和構(gòu)筑物的風(fēng)載體型系數(shù)，可按下列規(guī)定采用 : 1 房屋和構(gòu)筑物與表 中的體型類同時，可按該表的規(guī)定采用； 2 房屋和構(gòu)筑物與表 中的體型不同時，可參考有關(guān)資料采用； 3 房屋和構(gòu)筑物與表 中的體型不同且無參考資料可以借鑒時，宜由風(fēng)洞試驗確定； 4 對于重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物，應(yīng)由風(fēng)洞試驗確定。 當(dāng)多個建筑物，特別是群集的高層建筑，相互間距較近時，宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng)；一般可將單獨建筑物的體型系數(shù)μ s 乘以相互干擾增大系數(shù)，該系數(shù)可參考類似條件的試驗資料確定；必要時宜通過風(fēng)洞試驗得出。 橫風(fēng)向風(fēng)振 對非圓形截面的結(jié)構(gòu)，橫風(fēng)向風(fēng)振的等效風(fēng)荷載宜通過空氣彈性模型的風(fēng)洞試驗確定；也可參考有關(guān)資料確定。 55 風(fēng)洞試驗單 位簡介 該風(fēng)洞全長 53m、寬 18m，為 低速、單回流、并列雙試驗段的邊界層風(fēng)洞，其高速試驗段長 17m，模型試驗區(qū)橫截面寬 3 m、高 m，試驗段風(fēng)速 0~ 60m/秒連續(xù)可調(diào)。高速試驗段有前后兩個轉(zhuǎn)盤，前轉(zhuǎn)盤位置可模擬均勻流風(fēng)場，可模擬大氣邊界層的 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 類風(fēng)速廓線，并實現(xiàn)湍流度的模擬，在后轉(zhuǎn)盤位置進行與邊界層有關(guān)的橋梁節(jié)段模型、高層建筑、高聳建筑、大跨屋蓋抗風(fēng)研究，以及建筑風(fēng)環(huán)境、風(fēng)力發(fā)電機、工業(yè)產(chǎn)品和設(shè)備的空氣動力學(xué)試驗。低速試驗段長 15m、模型試驗區(qū)橫截面 寬 m、高 m，最大風(fēng)速不小于 16 m/秒， 通過在此試驗段一定長度和高度內(nèi)形成大氣邊界層，可進行高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)的大縮尺比模型抗風(fēng)試驗、大比例建筑模型和周圍地形、地貌匹配風(fēng)洞試驗、建筑風(fēng)環(huán)境和污染物擴散試驗，特別是可對 1000m左右大跨度橋梁結(jié)構(gòu)進行全橋模型風(fēng)洞試驗。 該風(fēng)洞高速試驗段和低速試驗段橫截面尺寸目前在國內(nèi)中型邊界層風(fēng)洞中最大，為保證良好的流場品質(zhì)采取了一系列嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，同時試驗室還將配置先進的測力、測壓、測速、測振儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，預(yù)計該風(fēng)洞建成后將在風(fēng)洞功能 、流場品質(zhì)、試驗儀器配置上處于國內(nèi)同類設(shè)備中領(lǐng)先地位，并達到國際先進水平。 56 57 ，于1996 年 11 月通過由結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域著名院士和教授組成的專家組的正式驗收，被評為達到國際先進水平。汕頭大學(xué)風(fēng)洞主試驗段寬 m3 m、高 2 m、長 20m， 58 最高風(fēng)速達 45m/秒。實驗室配備有當(dāng)前先進水平的測試設(shè)備，是國內(nèi)同類風(fēng)洞中最早使用進口高速電子掃描閥和進口高頻底座天平等儀器的研究單位之一。實驗室有一批由教授、副教授和講師 組成的研究隊伍。歷年來主持承擔(dān)了多項國家自然科學(xué)基金項目和廣東省自然科學(xué)基金項目，在高層建筑、大跨屋蓋結(jié)構(gòu)和建筑群體的風(fēng)荷載風(fēng)洞模擬試驗以及風(fēng)致響應(yīng)分析方面進行了深入研究，并自主開發(fā)了多項高效率的計算機應(yīng)用軟件，積極為建筑工程界提供科技服務(wù)。至今已完成 50 余項重要建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞試驗項目，地區(qū)涵蓋深圳、廣州、珠海、佛山、番禺、汕頭、杭州、武漢以及大連等地。 汕頭大學(xué)風(fēng)洞實驗室是專為進行建筑結(jié)構(gòu)模型試驗而設(shè)計的大氣邊界層風(fēng)洞，可以承接單體、群體建筑物表面風(fēng)壓測試、風(fēng)環(huán)境測試以及建筑結(jié)構(gòu)總體氣動荷載和響應(yīng) 測試?？商峁┑脑囼灁?shù)據(jù)包括各風(fēng)向角下： 建筑墻面和屋蓋的平均風(fēng)壓系數(shù)分布或平均局部體型系數(shù)分布； 建筑墻面和屋蓋的極值風(fēng)壓系數(shù)分布或極值局部體型系數(shù)分布 (極值風(fēng)壓包含平均風(fēng)壓和脈動風(fēng)壓成分，極值局部體型系數(shù)與此類似 )； 建筑周圍行人高度風(fēng)環(huán)境 (主要為速度分布 )； 高層建筑基礎(chǔ)平均風(fēng)荷載 (包括剪力、傾覆力矩及扭矩 )； 高層建筑基礎(chǔ)均方根風(fēng)荷載 (包括剪力、傾覆力矩及扭矩 )； 高層建筑基礎(chǔ)峰值風(fēng)荷載 (包括剪力、傾覆力矩及扭矩 )； 高層建筑基礎(chǔ)峰值彎矩響應(yīng)； 高層建筑頂部峰值動態(tài)位移 (包括擺振位移和扭振角位移 )和峰值加速度。 目前承接試驗范圍： 建筑單體及群體風(fēng)壓測試 高層 建筑風(fēng)力荷載 及舒適度 測試 建筑和建筑群風(fēng)環(huán)境測試 建筑物內(nèi)部通風(fēng)測試 承擔(dān)項目如下： 廣州國際會展中心二期風(fēng)洞試驗 廣州珠江新城雙子塔之西塔風(fēng)洞試驗 2020 奧運摔跤館中國農(nóng)業(yè)大學(xué)體育館風(fēng)洞試驗 59 深圳天安數(shù)碼城高爾夫花園三期風(fēng)洞試驗 武漢體育中心二期工程體育館風(fēng)洞試驗 深圳市保利文化廣場風(fēng)洞試驗 援巴哈馬體育場風(fēng)洞試驗等 2020 年 6 月投入使用，風(fēng)洞試驗段尺寸 15m(長 )179。 (高 )179。 3(寬 )，直流回流兩用的，可以做建筑、橋梁、汽車模型試驗，包括廣告牌，還可以做質(zhì)量遷移研究