上海银行大厦SRC框架_核心筒结构设计_徐朔明
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42
图 1 结构封顶时的大楼实景与竖向布置
为 550kN 。 虽然工程上部 荷重 差异较 大 , 但考 虑到 主楼 与裙
房均采用桩基 , 且桩端持力层土质情况较 好 , 故考虑在 主楼与裙房之间 不设 永久沉 降缝 , 而是通 过设 置施工 后浇带来解决建筑物的不均匀沉降 。 3 主楼结构体系 3.1 主楼平面
Design of SRC Frame-tube Structure in Shanghai Bank Tower Xu Shuoming(East China Architecture Design &Research Institute Co .,Ltd .,Shanghai 200002 , China) Abstract:Shanghai bank tower is a super high-rise office building with the height of 230m .The basement is supported by pile-raft .The structural system of tower is steel-reinforced frame-tower .To weak floors , transfer floor and rigid floor , many calculating and construction measures were adopted .And then the structural design passed the seismic inspection .Between tower and podium , a large span fish-truss is over the plaza .The bottom chord of the truss is used by pre-stress steel bar . Keywords :super-tower ;weak floor ;transfer floor ;rigid floor
上海银行大厦主楼结构平面左右分设 两钢筋混凝 土剪力 墙 筒 体 , 两 筒体 之 间 及 周 边 为型 钢 混 凝 土 柱 (SRC 柱)。结构体系为型钢混凝土框架-筒体结构 。框
地质参数
表1
土层名 称 ①1 填土
厚度 (m)
埋深＊ E s0.1～ 0.2 (m) (MPa)
标准 贯入
比贯 入 预 制桩及 PHC 桩参数 压力 P s 桩周摩阻 力 桩端端承 力 (MPa) f i (kPa) fp(kPa)
1.2 ～ 2.9 4.32
—
—
—
—
—
②3砂质粉 土夹粘质 粉土 6.1 ～ 8.1 2.32
9.9 1
6m 以上 15 2.5 1.03
6m 以下 20
—
④淤泥质粘 土
7.5 ～ 9.7 -4.98 2.31
1.2 0.46
24
—
⑤粉质粘土
6.2～ 16.4 -13.18 6.00
—
1.06
50
1 工程概述 上海银 行大 厦 位于 上 海浦 东 陆家 嘴 金融 贸 易区
(陆家嘴 中心 绿 地边), 是 一幢 智 能型 金 融办 公 大楼 。 大楼地上部分由 46 层主楼 及 3 层 裙房组成 , 建筑面积 为84 998.3m2 。裙房 混凝 土屋 面标 高为 24m(未说 明标 高均为相 对标 高)。主 楼标 准层 层 高为 4.1m , 大 屋面 标高 为 200m , 建 筑物总高 度约 230m , 其立面和 平面分 别见图 1 ,2 。大楼地下部分为 3 层地下室 , 建筑面积为 22 978.2m2 , 地下层 3 底板建 筑面 标高为 -13.9m 。裙 房与主楼间仅通过层 3 地下室相连 。
上海银 行大 厦 裙房 采 用现 浇 钢筋 混 凝土 框 架结 构 。裙房范围各楼面层均采用现浇钢筋 混凝土梁板体 系 。裙房与主楼间的共享大厅顶部采用 7 榀 42m 跨度 和 8 榀 32m 跨 度的钢结构鱼 腹桁架 。每榀 桁架仅由 5 个构件构成 , 而且桁架下弦杆采用高强 度预应力钢棒 , 充分利用了钢 材的 材料 特性 , 见 图 5。 施工 完成 的大 跨屋面结构细巧轻盈 ,取得了良好的 视觉效果 。另外 , 桁架在裙房顶 上采用 滑动 支座 , 以 消除 在风荷 载和地 震作用下由支座约束所产生的结构内力 。
图 3 转换桁架实景
43
间位移等 , 在层 30(建 筑避难层)处设置 一道结 构刚性 层 。即在平面的 适当 位置 , 于 柱间或 柱与 剪力墙 间设 置 X 形钢斜撑 , 具体布置详见图 4 。
水 平地震作用下结构的基底剪力 、弯矩标准值 表 2
计算程序
Q0x(kN)
x
M0x(kN·m)
1 935 1 1 584 32 301 1 918 1 1 584
图 4 钢斜撑布置图
对于设 置 斜撑 后 的刚 性 层 , 采 取 了以 下 措 施 :1) 为避免刚性层及其邻近楼层因柱子内力增加而引起的 破坏 , 该部 位柱 子 的箍 筋 予以 加 强 , 并 配 置必 要 的栓 钉 ;2)刚性 层及 其邻 近楼 层的 楼板 刚度 、配 筋予 以加 强 , 同时对上述部分筒体的配筋也予以加强 。 4 裙房结构体系
第 37 卷 第 5 期
建 筑 结 构
2007 年 5 月
上海银行大厦 SRC 框架-核心筒结构设计
徐朔明
(华东建筑设计研究院有限公司 上海 200002)
[ 提要] 上海银行大厦是一幢高 230m 的超高层办公大楼 。地下室采用桩筏基础和地下连续墙 。主楼结构体 系为型钢混凝土框架-筒体结构 。 在结构设计中分别针对层 6 以下的薄弱层 、层 14 的转换层 、层 30 的刚性层采 取了相应的计算和构造措施 ,并通过了抗震超限审查 。 主楼和裙房间采用大跨鱼腹桁架 , 桁架下弦采用高强 度预应力钢棒 。 [ 关键词] 超高层建筑 薄弱层 转换层 刚性层
—
⑥粉质粘土
0.6 ～ 5.4 -20
8.2 3
21
2.48
80
2 000
⑦1 砂质 粉土夹粉 砂
3.0 ～ 8.2 -25.68 11.58
39.3 11.06
90
⑦2 粉细 砂
38.0 ～ 40.0 -28.68 16.05 750 20.65
10 0
⑨1 细砂 夹砂质粉 土
5.0 ～ 7.1 -68.68 12.80 750
(3)对混凝土筒体及落地 型钢混 凝土框架 均按抗 震等级提高一级采取抗震构造措施 。同时 采取加大混 凝土筒体的水平 及竖 向配筋 率 , 筒 体剪力 墙采 用多层 配筋 、连梁采用交叉配筋等措施 , 进一步加 强筒体的延 性 。筒体剪力墙按加强区的要求进行设计 。
(4)加强薄弱层 、转换层 及其上 下两层的 楼板 、梁 及柱子的配 筋 。特别对 周边 梁及板 进行 必要的 加强 。 对伸入混凝土筒体中的转换钢梁支座及支 撑型钢柱均 配置适量的栓钉 , 以加强整体刚度 。
(2)控制 转换 桁架的 刚度 , 并适 当考 虑 转换 桁架 变形挠度对上部结构内力的影响 。
(3)适当 加大 转换桁 架以 上二 层梁 的 刚度 , 加强 梁柱的节点设计 。
(4)对水平荷载作用下的 转换柱 的柱端竖 向力乘 以 1.5 的放大系数 。 3.4 刚性加强层的设计
鉴于主楼较高 , 为了 有效控 制建筑 物的 周期 和层
44
Baidu Nhomakorabea
指标均满足规范要求 , 其主要指标详见表 2。 6 结语
通过对上海银行大厦的结构设计和施 工实施的回 顾 , 我们充分认 识到 :在 结构 设计中 , 针对超 高层 建筑 中的薄弱层 、转换层和刚性层等特殊部位 , 不仅要有统 筹的概念设计考虑 , 还要有量化的分析 , 并 结合行之有 效的构造措施 , 才能最终保证结构的可靠性 。
为了满足层 6 以 下入 口大 厅建 筑空间 要求 , 并使 整幢大楼传力明确合理 , 在结合建筑功 能的前提下 , 结 构分别 在层 6 设置 3 根 跨度 21.6m 、截 面1 500 ×1 000 ×48 ×48 的箱型转换钢梁 , 在层 14 设置 高度为一层层 高(4.1m)的转换钢桁架 。但层 6 以下中 间部位楼板缺 失 , 形成了事实上的薄弱层 。针对上述 情况 , 采取了以 下措施 :
(1)适当加厚层 6 以下混凝土筒体的墙厚 ,并提高
混凝土强度 等级 至 C60 , 以 控制 其剪 应力 水 平在 抗剪 设计强度值的 0.6 以下 。
(2)在筒体的四角及楼面 框架钢 梁与筒体 连接处 设置型钢柱 , 同时在建筑布置上 , 注意保证 筒体四角的 完整性 , 以增强混凝土筒体的延性 。
图 5 共享大厅屋架计算模型
5 主要计算结果 工程结构设计采用高层建筑结构空间有限元分析
软件 SATWE 进行分析计算 , 并以弹性动力时程分析作 补充计 算 。另 外 , 根据 超 限高 层 审查 的 要求 , 还 采用 ETABS 通 用 计 算 程 序 对 大 楼 作 整 体 分 析 , ETABS 和 SATWE 的计算结果比 较接近 。由 于存 在转换 层 , 所以 在电算中考 虑了 施工模 拟 。并且 , 对 转换 层和刚 性层 均采用了弹 性楼 板的假 定 。电算 结果表 明 , 各项 设计
内
向
Q0x Ge 最大层间位移角
顶点位移角
力
y
Q0y(kN) M0y(kN·m)
向
Q0y Ge
最大层间位移角
顶点位移角
SETWE 29 200 3 266 183 1.33 % 1 1 068 1 1 393 31 255 3 380 841 1.42 % 1 1 032 1 1 387
ETABS 33 228
在转换桁架的设计中 , 结合建筑避难 层 , 调整了桁 架腹杆的布置形式(见图 3), 并采取 了以下相 应措施 。 计算结果桁架变形小于 1 1 000 , 满足规范要求 。
(1)注意 转换 桁架与 混凝 土筒 体的 连 接 , 支 座采 用混凝土筒体中内置型钢的方式 。针对在 轴 存在的 薄弱环节 , 将其连接形式改为铰接 。
根据工程性质 、使用功能及《建筑抗 震设防分类标 准》(GB50223 —95)的有 关 规定 , 工程 属丙 类 建筑 。其 设防烈度为 7 度 , 按近震 考虑 , 场地 类别 Ⅳ类 , 建 筑物 主楼框架和剪力墙抗震等级为一级 ,裙房框架为三级 。 2 地基基础
场地土层情 况详 见表 1 。工 程 采用 桩筏 基 础 , 主 楼底板厚度为 3.2m , 裙房底板厚度为 1.0m 。地下室外 墙兼作基坑开挖 时的 围护结 构 , 即采 用“ 二墙合 一” 方 法 。主楼桩 基采 用先 张法 预 应力 混凝 土管 桩(PHC), 桩径 600mm , 壁厚 110mm , 桩顶 标高 -17.1m , 桩端持力 层为层 ⑦2 粉细砂层 。根据勘 察报告 , 层 ⑦2 层面起伏 较大 , 故主楼 分别 采 用 17.6 , 18.6 , 19.6 和 20.6m 四种 有效桩 长 , 单 桩竖 向承 载力 设计 值为2 850kN 。裙 房桩 基采用 450 ×450 预制钢筋 混凝土抗 拔桩 , 桩 顶标高为 -14.9m , 桩长为 16.0m 。单桩竖 向抗拔 承载力 设计值
—
—
5 000 8 000
—
注 :为绝对标高 。
图 2 主楼标准层平面
架梁与柱 、核 心筒之 间采 用刚性 连接 。同 时为了 增加 核心筒的延性 , 在筒体 四角 及框架 梁与 筒体交 接处均 设置了型钢柱 。主楼范围地下室采用钢 筋混凝土现浇 板楼盖 , 地上部分采用压型钢板 +现浇 混凝土楼板 , 压 型钢板仅作 施工 模板用 , 并未考 虑其 组合作 用 。结构 标准层平面详见图 2 。 3.2 薄弱层及转换层的设计
(5)由于层 6(转换层)以下 轴 ⑥和 ⑨上位 于中间 的 6 根框架柱受力 较大 , 且在抗 震设防 中起 到重 要作 用 , 为了保证延性 , 将其轴压比严格控制在 0.6 以下 。
(6)转换大梁以上的柱与 转换大 梁及上部 梁柱的 连接采用刚性连 接 , 与 转换大 梁一 起形成 事实 上的多 层框架 。设计中 , 除考虑施工加载模拟外 , 对转换大梁 还按照实际的受荷面积进行设计 。 3.3 转换桁架的设计
图 1 结构封顶时的大楼实景与竖向布置
为 550kN 。 虽然工程上部 荷重 差异较 大 , 但考 虑到 主楼 与裙
房均采用桩基 , 且桩端持力层土质情况较 好 , 故考虑在 主楼与裙房之间 不设 永久沉 降缝 , 而是通 过设 置施工 后浇带来解决建筑物的不均匀沉降 。 3 主楼结构体系 3.1 主楼平面
Design of SRC Frame-tube Structure in Shanghai Bank Tower Xu Shuoming(East China Architecture Design &Research Institute Co .,Ltd .,Shanghai 200002 , China) Abstract:Shanghai bank tower is a super high-rise office building with the height of 230m .The basement is supported by pile-raft .The structural system of tower is steel-reinforced frame-tower .To weak floors , transfer floor and rigid floor , many calculating and construction measures were adopted .And then the structural design passed the seismic inspection .Between tower and podium , a large span fish-truss is over the plaza .The bottom chord of the truss is used by pre-stress steel bar . Keywords :super-tower ;weak floor ;transfer floor ;rigid floor
上海银行大厦主楼结构平面左右分设 两钢筋混凝 土剪力 墙 筒 体 , 两 筒体 之 间 及 周 边 为型 钢 混 凝 土 柱 (SRC 柱)。结构体系为型钢混凝土框架-筒体结构 。框
地质参数
表1
土层名 称 ①1 填土
厚度 (m)
埋深＊ E s0.1～ 0.2 (m) (MPa)
标准 贯入
比贯 入 预 制桩及 PHC 桩参数 压力 P s 桩周摩阻 力 桩端端承 力 (MPa) f i (kPa) fp(kPa)
1.2 ～ 2.9 4.32
—
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②3砂质粉 土夹粘质 粉土 6.1 ～ 8.1 2.32
9.9 1
6m 以上 15 2.5 1.03
6m 以下 20
—
④淤泥质粘 土
7.5 ～ 9.7 -4.98 2.31
1.2 0.46
24
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⑤粉质粘土
6.2～ 16.4 -13.18 6.00
—
1.06
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1 工程概述 上海银 行大 厦 位于 上 海浦 东 陆家 嘴 金融 贸 易区
(陆家嘴 中心 绿 地边), 是 一幢 智 能型 金 融办 公 大楼 。 大楼地上部分由 46 层主楼 及 3 层 裙房组成 , 建筑面积 为84 998.3m2 。裙房 混凝 土屋 面标 高为 24m(未说 明标 高均为相 对标 高)。主 楼标 准层 层 高为 4.1m , 大 屋面 标高 为 200m , 建 筑物总高 度约 230m , 其立面和 平面分 别见图 1 ,2 。大楼地下部分为 3 层地下室 , 建筑面积为 22 978.2m2 , 地下层 3 底板建 筑面 标高为 -13.9m 。裙 房与主楼间仅通过层 3 地下室相连 。
上海银 行大 厦 裙房 采 用现 浇 钢筋 混 凝土 框 架结 构 。裙房范围各楼面层均采用现浇钢筋 混凝土梁板体 系 。裙房与主楼间的共享大厅顶部采用 7 榀 42m 跨度 和 8 榀 32m 跨 度的钢结构鱼 腹桁架 。每榀 桁架仅由 5 个构件构成 , 而且桁架下弦杆采用高强 度预应力钢棒 , 充分利用了钢 材的 材料 特性 , 见 图 5。 施工 完成 的大 跨屋面结构细巧轻盈 ,取得了良好的 视觉效果 。另外 , 桁架在裙房顶 上采用 滑动 支座 , 以 消除 在风荷 载和地 震作用下由支座约束所产生的结构内力 。
图 3 转换桁架实景
43
间位移等 , 在层 30(建 筑避难层)处设置 一道结 构刚性 层 。即在平面的 适当 位置 , 于 柱间或 柱与 剪力墙 间设 置 X 形钢斜撑 , 具体布置详见图 4 。
水 平地震作用下结构的基底剪力 、弯矩标准值 表 2
计算程序
Q0x(kN)
x
M0x(kN·m)
1 935 1 1 584 32 301 1 918 1 1 584
图 4 钢斜撑布置图
对于设 置 斜撑 后 的刚 性 层 , 采 取 了以 下 措 施 :1) 为避免刚性层及其邻近楼层因柱子内力增加而引起的 破坏 , 该部 位柱 子 的箍 筋 予以 加 强 , 并 配 置必 要 的栓 钉 ;2)刚性 层及 其邻 近楼 层的 楼板 刚度 、配 筋予 以加 强 , 同时对上述部分筒体的配筋也予以加强 。 4 裙房结构体系
第 37 卷 第 5 期
建 筑 结 构
2007 年 5 月
上海银行大厦 SRC 框架-核心筒结构设计
徐朔明
(华东建筑设计研究院有限公司 上海 200002)
[ 提要] 上海银行大厦是一幢高 230m 的超高层办公大楼 。地下室采用桩筏基础和地下连续墙 。主楼结构体 系为型钢混凝土框架-筒体结构 。 在结构设计中分别针对层 6 以下的薄弱层 、层 14 的转换层 、层 30 的刚性层采 取了相应的计算和构造措施 ,并通过了抗震超限审查 。 主楼和裙房间采用大跨鱼腹桁架 , 桁架下弦采用高强 度预应力钢棒 。 [ 关键词] 超高层建筑 薄弱层 转换层 刚性层
—
⑥粉质粘土
0.6 ～ 5.4 -20
8.2 3
21
2.48
80
2 000
⑦1 砂质 粉土夹粉 砂
3.0 ～ 8.2 -25.68 11.58
39.3 11.06
90
⑦2 粉细 砂
38.0 ～ 40.0 -28.68 16.05 750 20.65
10 0
⑨1 细砂 夹砂质粉 土
5.0 ～ 7.1 -68.68 12.80 750
(3)对混凝土筒体及落地 型钢混 凝土框架 均按抗 震等级提高一级采取抗震构造措施 。同时 采取加大混 凝土筒体的水平 及竖 向配筋 率 , 筒 体剪力 墙采 用多层 配筋 、连梁采用交叉配筋等措施 , 进一步加 强筒体的延 性 。筒体剪力墙按加强区的要求进行设计 。
(4)加强薄弱层 、转换层 及其上 下两层的 楼板 、梁 及柱子的配 筋 。特别对 周边 梁及板 进行 必要的 加强 。 对伸入混凝土筒体中的转换钢梁支座及支 撑型钢柱均 配置适量的栓钉 , 以加强整体刚度 。
(2)控制 转换 桁架的 刚度 , 并适 当考 虑 转换 桁架 变形挠度对上部结构内力的影响 。
(3)适当 加大 转换桁 架以 上二 层梁 的 刚度 , 加强 梁柱的节点设计 。
(4)对水平荷载作用下的 转换柱 的柱端竖 向力乘 以 1.5 的放大系数 。 3.4 刚性加强层的设计
鉴于主楼较高 , 为了 有效控 制建筑 物的 周期 和层
44
Baidu Nhomakorabea
指标均满足规范要求 , 其主要指标详见表 2。 6 结语
通过对上海银行大厦的结构设计和施 工实施的回 顾 , 我们充分认 识到 :在 结构 设计中 , 针对超 高层 建筑 中的薄弱层 、转换层和刚性层等特殊部位 , 不仅要有统 筹的概念设计考虑 , 还要有量化的分析 , 并 结合行之有 效的构造措施 , 才能最终保证结构的可靠性 。
为了满足层 6 以 下入 口大 厅建 筑空间 要求 , 并使 整幢大楼传力明确合理 , 在结合建筑功 能的前提下 , 结 构分别 在层 6 设置 3 根 跨度 21.6m 、截 面1 500 ×1 000 ×48 ×48 的箱型转换钢梁 , 在层 14 设置 高度为一层层 高(4.1m)的转换钢桁架 。但层 6 以下中 间部位楼板缺 失 , 形成了事实上的薄弱层 。针对上述 情况 , 采取了以 下措施 :
(1)适当加厚层 6 以下混凝土筒体的墙厚 ,并提高
混凝土强度 等级 至 C60 , 以 控制 其剪 应力 水 平在 抗剪 设计强度值的 0.6 以下 。
(2)在筒体的四角及楼面 框架钢 梁与筒体 连接处 设置型钢柱 , 同时在建筑布置上 , 注意保证 筒体四角的 完整性 , 以增强混凝土筒体的延性 。
图 5 共享大厅屋架计算模型
5 主要计算结果 工程结构设计采用高层建筑结构空间有限元分析
软件 SATWE 进行分析计算 , 并以弹性动力时程分析作 补充计 算 。另 外 , 根据 超 限高 层 审查 的 要求 , 还 采用 ETABS 通 用 计 算 程 序 对 大 楼 作 整 体 分 析 , ETABS 和 SATWE 的计算结果比 较接近 。由 于存 在转换 层 , 所以 在电算中考 虑了 施工模 拟 。并且 , 对 转换 层和刚 性层 均采用了弹 性楼 板的假 定 。电算 结果表 明 , 各项 设计
内
向
Q0x Ge 最大层间位移角
顶点位移角
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Q0y(kN) M0y(kN·m)
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Q0y Ge
最大层间位移角
顶点位移角
SETWE 29 200 3 266 183 1.33 % 1 1 068 1 1 393 31 255 3 380 841 1.42 % 1 1 032 1 1 387
ETABS 33 228
在转换桁架的设计中 , 结合建筑避难 层 , 调整了桁 架腹杆的布置形式(见图 3), 并采取 了以下相 应措施 。 计算结果桁架变形小于 1 1 000 , 满足规范要求 。
(1)注意 转换 桁架与 混凝 土筒 体的 连 接 , 支 座采 用混凝土筒体中内置型钢的方式 。针对在 轴 存在的 薄弱环节 , 将其连接形式改为铰接 。
根据工程性质 、使用功能及《建筑抗 震设防分类标 准》(GB50223 —95)的有 关 规定 , 工程 属丙 类 建筑 。其 设防烈度为 7 度 , 按近震 考虑 , 场地 类别 Ⅳ类 , 建 筑物 主楼框架和剪力墙抗震等级为一级 ,裙房框架为三级 。 2 地基基础
场地土层情 况详 见表 1 。工 程 采用 桩筏 基 础 , 主 楼底板厚度为 3.2m , 裙房底板厚度为 1.0m 。地下室外 墙兼作基坑开挖 时的 围护结 构 , 即采 用“ 二墙合 一” 方 法 。主楼桩 基采 用先 张法 预 应力 混凝 土管 桩(PHC), 桩径 600mm , 壁厚 110mm , 桩顶 标高 -17.1m , 桩端持力 层为层 ⑦2 粉细砂层 。根据勘 察报告 , 层 ⑦2 层面起伏 较大 , 故主楼 分别 采 用 17.6 , 18.6 , 19.6 和 20.6m 四种 有效桩 长 , 单 桩竖 向承 载力 设计 值为2 850kN 。裙 房桩 基采用 450 ×450 预制钢筋 混凝土抗 拔桩 , 桩 顶标高为 -14.9m , 桩长为 16.0m 。单桩竖 向抗拔 承载力 设计值
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5 000 8 000
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注 :为绝对标高 。
图 2 主楼标准层平面
架梁与柱 、核 心筒之 间采 用刚性 连接 。同 时为了 增加 核心筒的延性 , 在筒体 四角 及框架 梁与 筒体交 接处均 设置了型钢柱 。主楼范围地下室采用钢 筋混凝土现浇 板楼盖 , 地上部分采用压型钢板 +现浇 混凝土楼板 , 压 型钢板仅作 施工 模板用 , 并未考 虑其 组合作 用 。结构 标准层平面详见图 2 。 3.2 薄弱层及转换层的设计
(5)由于层 6(转换层)以下 轴 ⑥和 ⑨上位 于中间 的 6 根框架柱受力 较大 , 且在抗 震设防 中起 到重 要作 用 , 为了保证延性 , 将其轴压比严格控制在 0.6 以下 。
(6)转换大梁以上的柱与 转换大 梁及上部 梁柱的 连接采用刚性连 接 , 与 转换大 梁一 起形成 事实 上的多 层框架 。设计中 , 除考虑施工加载模拟外 , 对转换大梁 还按照实际的受荷面积进行设计 。 3.3 转换桁架的设计