【正文】 (高 )179。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)洞主試驗段寬 m3 m、高 2 m、長 20m， 58 最高風(fēng)速達(dá) 45m/秒。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(jìn)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(jī)、工業(yè)產(chǎn)品和設(shè)備的空氣動力學(xué)試驗。 《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。 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。 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)。 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。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。 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)。地震作用采用標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，由振型組合進(jìn)行內(nèi)力及位移分析。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(xì)分析比較。 ： (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。鋼筋直徑為 914 ㎜，壁厚 20 ㎜，單樁承載力為 7500kN。 (4)八邊形鋼筋混凝土筏形基礎(chǔ)平板的平面尺寸為 62m179。 3500 C40 1% 1%~2% 55~63 層 650 C50 1500179。 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。 ： (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。 ： (1)塔樓的豎向荷載由鋼筋混凝土芯筒、 8 根型鋼混凝土翼柱和 8 根型鋼角柱共同承擔(dān)。 27m，筒內(nèi)縱、橫墻體按井字形布置；②樓面四邊的位于芯筒內(nèi)墻軸線上的 8 根型鋼混凝土巨型翼柱；③位于樓面四角的 8 根型鋼巨柱；④在第 24~26 層、第 51~53層、第 85~88 層，順芯筒內(nèi)墻軸線各設(shè)置一榀兩 層或三層樓高的伸臂鋼桁架，用以連接芯筒是以巨型翼柱，使翼柱參與抵抗傾覆力矩；⑤作為結(jié)構(gòu)水平剛片的各層樓蓋；⑥有于支承和錨固所有豎構(gòu)件的八邊形基礎(chǔ)筏板及其下的ф 910 鋼管樁。 104 ㎡。其下段 52 層，用于辦公；上段 35 層，用作五星級賓館客房；第 88 層為觀光層；地下 3 層，用以停放 900 輛汽車和 1000 輛自行車。 根據(jù)上述設(shè)定抗風(fēng)設(shè)計方針如下： 對等級 1 風(fēng)荷載 (頂部風(fēng)速 64m/s)，構(gòu)件應(yīng)力不超過材料的短期容許應(yīng)力，層間變形角在 1/200 以內(nèi)。 建筑物的固有周期短邊方向 Tx=，長邊方向 Ty=，扭轉(zhuǎn)為 To=。 抗震設(shè)計方針條件如下： 等級 1 地震動 (20 ㎝ /s)時，構(gòu)件應(yīng)力不超過材料的短期容許應(yīng)力，層間變形 46 角在 1/200 以內(nèi)。長邊方向，桁架層和各層連續(xù)的框架支撐構(gòu)成大型框架結(jié)構(gòu)。為了荷載能夠平滑傳遞，在高層部、中層部和低層部各自的交界部分設(shè)置了桁架層。 在這個地層，即使規(guī)模比較大的建筑物也能直接支撐，但本建筑物不僅柱子的軸向力很大，高度和寬度之比也很大，考慮臺風(fēng)和地震時基礎(chǔ)的上拔力，確 定采用樁基礎(chǔ)。 根據(jù)風(fēng)速變化的振動實驗，確認(rèn)在達(dá)到設(shè)計風(fēng)速 2 倍的風(fēng)速時無不穩(wěn)定的振動，同時還確認(rèn)了建筑物上部 42 層以上的切角造型對于消除不穩(wěn)定的振動相當(dāng)有效。樁采用鋼管現(xiàn)場灌注混凝土擴(kuò)底樁，考慮到由于沖積粘土的固結(jié)沉陷及上部洪積粘土(Ma12)的二次固結(jié)沉陷而產(chǎn)生的負(fù)摩擦力作用，在鋼管外涂上了柏油混合物與沉陷層隔開。另外，在施工前還進(jìn)行了足尺焊接施工試驗，對可行性進(jìn)行了確認(rèn)。 850179。 圖 1148 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖 (中層 ) 短邊方向外側(cè)的 2 榀框架是邊梁加支撐的框架，內(nèi)側(cè) 8 榀框架是部分為抗震柱的純框架結(jié)構(gòu)，各框架比例細(xì)長，受風(fēng)和地震的水平作用力時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全，還有，為了使柱上的軸向受力分散傳遞至寬大的地基， 7 層以下的內(nèi)柱和外柱同時向外擴(kuò)展斜伸，形成大型桁架結(jié)構(gòu) (巨型桁架 )。對這個結(jié)構(gòu)方案來說，最大的課題是高達(dá) 256m的細(xì)長塔樓在受到風(fēng)和地震和水平力作用時的安全性，還有 60~70 年代填海地基的安全性問題。 低層：室內(nèi)花園，商場。 (3)建筑物的上層 (52~67 層 )在各層上四個地方設(shè)置了連接內(nèi)側(cè)筒和外側(cè)筒的支撐。 根據(jù)以上幾點，基本 框架采用鋼結(jié)構(gòu)筒中筒方式。 表 181 外力的等級 地 震 風(fēng) 地動的最大速度 建筑物頂部的平均速度 等級 1 25 ㎝ /s 60m/s(100 年一遇 ) 等級 2 50 ㎝ /s 70m/s(500 年一遇 ) ： 正方形的平面形狀在四個角上向外突出，從上層往下層去平面逐漸擴(kuò)大， 39 形成穩(wěn)定的立體形狀 (圖 185)。 ： 一般來說周期變長則地震作用降低，相反風(fēng)荷載的 影響則有增加的傾向。商場和文化設(shè)施等復(fù)合用途的大型建筑物。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。 (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 。 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 。 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)。 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。 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)。主樓基坑凈高 ，裙房基坑凈高 。 5 層樓蓋為 27m179。 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(xì)的計算。經(jīng)實踐證明，此措施比較成功。 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。轉(zhuǎn)換層大梁截 面為 1200 ㎜179。 外筒總高 161m，為梁柱組成的框架筒體。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。地鐵大廈剖面圖 地鐵大廈典型平面圖 30 。 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 ㎜?？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。地上鋼柱采用 H 型鋼和矩形鋼管，鋼梁采用工字形截面。使外圈框架柱與支撐芯筒連成一個整體的抗傾覆構(gòu)件。 ，支撐芯筒兩對邊軸線間的距離為 179。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 。 圖 31 深圳賽格廣場大廈 (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(dá)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。樓面外圈框架由 16 根 鋼管混凝土柱與各樓層的鋼窗裙梁組成，樓面四邊的柱距為 6m~。 ： (1)塔樓采用以鋼管混凝土柱為主構(gòu)件的芯筒 框架結(jié)構(gòu)體系。大廈的抗震設(shè)防烈度為 7度。 2020 ㎜的高截面鋼筋混凝土剛性梁；此外，還將第 56 層的大廈主體結(jié)構(gòu)屋蓋的周邊梁和剛臂，設(shè)計成 800 ㎜179。芯筒與角筒之間，各層樓蓋均采用截面尺寸為 1600 ㎜179。 16m，高寬比值為 。建筑平耐煩帶凸角的正方形，邊長 35m，房屋高寬比為。鋼材強度為：鋼框架的梁、柱， fay=332N/mm2。 圖 28 主樓結(jié)構(gòu)體系示意圖 (a)建筑平面； (b)結(jié)構(gòu)體系剖面 (2)樓蓋鋼梁與外圈框架柱采取剛性連接，與混凝土芯筒采取鉸接。 ： (1)金融大廈主樓采用 ―鋼 混凝土 ‖ 混合結(jié)構(gòu)芯筒 框架體系。 (2)大廈地下部分設(shè)停車庫、設(shè)備機(jī)房和人防地下室。 圈框架，柱距為 10m，因為每根柱所承擔(dān)的荷載很大，為了控制柱的截面尺寸，采用了型鋼混凝土柱。 框架體系，其典型層結(jié)構(gòu)如圖 25 所示。圖22(b)為該三個樓層的伸臂鋼桁架與外圈鋼桁架的平面布置。 (2)大廈的建筑平面近似梯形，長向為 ，短向的兩條邊長分別為 和 43m。 (3)伸臂桁架的上、下水平弦桿，是分別利用上、下層樓蓋的型鋼混凝土梁及其鋼骨，桁架的斜腹桿，則采用帶約束拉桿的方鋼管混凝土桿件。 (2)芯筒平面的寬度為 12m，其高寬比值達(dá)到 16，抗推剛度偏小。芯筒外圈樓蓋，采用由鋼管混凝土柱與現(xiàn)澆鋼筋混凝土寬扁梁組成的框架，柱網(wǎng)基本尺寸為 8m179。 (2)大廈地下 2 層為商場，地下 3 層為設(shè)備用房及車庫，地下 4 層為車庫，地下 5 層為人防及車庫。 (3)沿主樓樓面南、北兩端半圓弧均勻排列的 5 根外柱，僅承受重力荷載。伸臂桁架置于芯筒橫墻內(nèi)的桿件改用 2 條帶形鋼板。 16 圖 19 深圳地王大廈典型層結(jié)構(gòu)平面 (2)作為主樓主要抗側(cè)力構(gòu)件的芯筒，沿房屋縱向、橫向的高寬比分別為 和 23，很顯然，橫向偏弱。型鋼混凝土上芯筒的平面軸線尺寸為 12m179。 大廈位于臺風(fēng)侵襲區(qū)，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的是風(fēng)荷載。 (3)主樓采取在矩形平面兩端附加半圓的船形平面，建筑平面的縱向和 橫 向總 長度 分別 為 和。 104㎡。 104㎡，總投資約為 38 億港元。 (4)在每片支撐“ A”的平面內(nèi)，各設(shè)置 5 根小鋼柱，以承擔(dān)各自范圍內(nèi)的樓層重力荷載，并通過支撐斜桿傳至角柱 (圖 17c)。 圖 16 香港中國銀行大樓的樓層平面 (a)第 51 層； (b)第 38 層； (c)第 25 層； (d)第 4 層 ： (1)大樓采用混合結(jié)構(gòu)“支撐筒體系” (圖 17)。 52m。 ，除考慮重力荷載外，還考慮水平荷載下結(jié)構(gòu)體系整體分析所得層間變形的影響。圖 14(a)、 (b)分別為大廈的典型層結(jié)構(gòu)平面和大廈的外觀。 “多筒 鋼梁體系”。 圖 13 大連遠(yuǎn)洋大廈軸線⑥、 ?鋼框架立面 12 中保大廈 ，是一幢智能型、多功能、綜合型大廈。主樓外圈框 架的立面如圖 13 所示。 ，其高寬比值為 。 (2)主樓，采用帶小切