超高层建筑结构分析PPT
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❖广州西塔修长挺拔,高宽比达6.5,平面为 类三角形,外周边由六段曲率不同的圆弧构 成;立面由首层至31层外凸,31层至103层 内收,剖面外轮廓也呈弧线。西塔外周边共 30根钢管混凝土斜柱于空间相贯,节点层间 距离27m;73层以下每节点层间分6层,层高 4.5m;其余分8层,层高3.375m。
三、国内部分超高层结构介绍
项目名称
建筑高度(m) 楼层数 结构类型
建筑平面 长X宽(m) 建筑高宽比(m) 核心筒墙厚(mm) 外框柱截面(mm) 加强桁架数目 投资(亿元)
上海中心
632
深圳平安金融 中心
597
上海环球金融 中心
492
深圳京基金融 中心
439
124 巨型框架-核心
筒-伸臂桁架
64.34X64.34
小,这就可以简化支座的设计和构造。
钢管混凝土外筒斜柱断面尺寸: ▪ 从基底开始,钢管直径1800mm,壁厚35mm,每一
个节点层直径缩小50mm或100mm,至顶层钢管直 径700 mm,壁厚20mm。 核心筒外墙厚: ▪ 地下室1100mm,出地面1000mm,沿高度方向逐渐 减薄至酒店层下层500mm;酒店层以上4层350mm, 其余300mm; 核心筒内墙厚:
1.3、基础 主塔楼位置基础底板已到达中微风化泥质粉砂岩 层。考虑到部分柱位下岩石裂隙较发育,采用人 工挖孔桩(墩)基础,持力层均为微风化粉砂岩 或砾岩,设计要求岩样天然湿度单轴抗压强度不 小于13MPa。桩径3200~4800mm,桩长约6~13m。 单桩竖向承载力特征值为110000kN~247000kN。 部分桩有抗拔要求,单桩抗拔承载力特征值为 5000kN~15000kN。 主塔楼位置基础底板厚2.5m。
直到1976年,国内建成了第一幢超过100米的超高层建筑,它就是广 州的白云宾馆,楼高112米。
20世纪80年代以来,随着改革开放的不断深入,建筑业也随着发展的 大浪潮呈现出了史无前例的一派景象。
1985年,150多米高的深圳国贸大厦以“三天一层”的深圳速度首开 大陆超高层建筑建设的浪潮;1990年,北京京广中心突破200米;1996年, 深圳地王大厦以“九天四层楼”的新深圳速度将大楼拔高到384米;1998年 ,金茂大厦以420. 5米的高度跃居当时的世界第三和中国第一。
(5)金茂大厦 【开工日期】:1994年5月10日 【竣工日期】:1999年3月18日 【占地面积】:2.3公顷 【建筑面积】:29万平方米 【建筑层数】:地上88层,地下3层 【建筑高度】:420.5米 【结构形式】:钢筋混凝土结构 【建筑造价】:50亿 【投资单位】:中国金茂(集团)股份有限公司 【建筑设计】:美国芝加哥SOM设计事务所 【英文名称】:Jinmao Building
(2)台北101 台北101(Taipei 101), 在规划阶段初期原名台北国际金融中心,地上101层, 极点高度508米,是目前世界第二高楼(2010年)。 位于台湾台北市,由建筑师李祖原设计,KTRT团队建造。 工程结构为了因应高空强风及台风吹拂造成的摇晃. 大楼内设置了“调谐质块阻尼器”(tuned mass damper, 又称“调质阻尼器”),是在88至92楼挂置一个重达 660公吨的巨大钢球,利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。
6
4
3
3
148
95.5
73
50
项名称
建筑高度(m)
广州珠江新城 南京河西苏宁
西塔
广场
432
400
武汉中心
401
楼层数 结构类型
建筑平面 长X宽(m) 建筑高宽比(m) 核心筒墙厚(mm) 外框柱截面(mm)
103 柱斜交网格外 筒+钢筋混凝土 内筒的筒中筒
40X40
6.5
1100
Φ1600X35
98 巨柱框架-核心
今天,这些记录还在被不断地被刷新着,2004年台北101大楼的建成 一举以508米的高度夺得当时“世界第一高楼”的称号,而2008年上海环 球金融中心也以492米的高度夺得中国内陆“第一高楼”的称号。目前在 建的上海中心高度为632m,建成后将成为中国第一高楼。
二、目前世界高层著名建筑简介
(1)哈利法塔(迪拜塔) 【动土时间】 2004年9月21日 【封顶时间】 2009年10月 【使用时间】 2010年1月4日 【建筑高度】 总高度: 828米(2,684英尺) 【建筑用途】 综合 【建筑层数】 162层 【结构形式】 钢筋混凝土结构 【抗震能力】 6.3级地震 【建筑造价】 105亿(RMB) 【占地面积】 34.4公顷 【设计单位】 SOM--阿德里安·史密斯 【建筑温差】 底层-顶层: -10℃ 【开发单位】 伊玛尔地产 【施工单位】 中国南通六建、韩国三星工程、 BESIX、 Arabtec
5)基础平面一般为矩形,方形和三角形,巨型柱布
置对称,有利于抗风抗震,受力均匀。
因此,在选择结构体系时各专业应密切 配合,综合考虑超高层建筑结构设计的四 个控制因素:竖向荷载、水平荷载、地基 基础和业主要求,方能选择一个结构先进 外形美观、方便施工。既安全有经济的方 案。
钢结构(S结构)。 【建筑造价】 : 1050亿日元。 【投资单位】 : 森海外株式会社
(Forest Overseas Co., Ltd.) 。 【建筑设计】 : KPF建筑师事务所 。 【结构设计】 : 籁思理·罗伯逊联合股份有限公司(LERA) 。
(4)吉隆坡石油双塔 【建设地点】:吉隆坡市中市KLCC计划区的西北角 【开工时间】:1993年12月27日 【竣工时间】:1996年2月13日 【占地面积】:40公顷 【建筑高度】:452米 【建筑层数】:88层 【结构形式】:高轧制钢梁支托的金属板,钢筋混 凝土 【建筑造价】:20亿马币 【投资单位】:马来西亚石油公司 【设计单位】:凯撒培礼建筑事务所·西泽配利 【建设用途】:办公 【别称】:佩重纳斯大厦、马来西亚国家石油大厦、国家石油双塔、双子塔
❖ 钢管混凝土柱轴向刚度大,承载力高,延性好, 以轴力的形式来抵抗风荷载和地震作用产生的水 平力和倾覆力矩,正好发挥了钢管混凝土结构的 优势,十分高效。此外,由于斜柱底端弯矩、扭 矩很小,即使释放支座处X、Y、Z三个方向的转角 约束,结构自振频率的变化甚微,即斜柱支座刚 接或铰接对结构的侧向刚度和构件内力的影响很
1.4、主要结构用料 钢材:
▪ Q345B-除节点外的外筒钢管混凝土斜柱, 楼盖钢梁及其他钢结构构件
▪ Q345GJC-节点部分的钢管、椭圆拉板及 加强环板
▪ 1860级高强低松弛钢绞线-节点层体外预 应力索
1.4、主要结构用料
混凝土:
▪ C50-桩及基础底板 ▪ C80~C50-核心筒及剪力墙 ▪ C70~C60-外筒钢管混凝土斜柱 ▪ C90~C60-外筒钢管混凝土斜柱节点 ▪ C40~C35-楼板
▪ 500mm。
1.2、楼盖结构体系 首层以下及核心筒内采用钢筋混凝土梁板, 板厚130~200mm。内外筒之间采用钢-混 凝土组合楼盖,梁跨度约8~15m,工字钢 梁高一般为450mm,跨度较大处加高至 600mm;办公楼层板厚一般为110mm,酒店 楼层板厚一般为130mm,板跨度较大处局 部加厚。
上海中心
上海中心
上海中心
上海中心
深圳平安金融中心
深圳平安金 融中心
上海环球金融中心
上海环球金融中心
深圳京基金融中心
南京河西苏宁广场
武汉中心
武汉中心
武汉中心
三、超高层建筑结构总结
从以上著名实例可见,超高层建筑结构体系具有 明显的特点:高度高、刚度大、荷载重,外观 美。具体表现在
❖ 斜柱中弯矩产生的原因:一是节间的竖向荷载, 并与斜柱的交角和层高相关;二是网格节点的水 平位移,相邻层间节点水平位移差越大,斜柱的 柱端弯矩越大。网格节点水平位移的大小除取决 于斜柱轴力、平面内的交角和平面外的折角外, 还取决于网格筒环梁、内外筒间的拉梁和楼板的 轴向刚度。节点的水平约束越强,斜柱截面的剪 力和弯矩越小,同时,结构的竖向刚度越大。
一、国内(超)高层建筑的发展简史以及发展现状
由于历史的原因,(超)高层建筑在国内出现得较晚,大约20世纪20年 代才在少数几个城市开始出现高层建筑。
至于它在国内成规模和成系统的发展,其实也就自上个世纪80年代末 90年代初才逐渐开始的,到今天为止仅仅30年左右的时间。所以,与国外 (超)高层建筑的发展史相比,国内的发展史在时间跨度上较短,在发展脉 络上显得不连贯,并有断层现象的存在。
118
巨型框架-核心 筒-巨型斜撑-伸
臂桁架
56.3X56.3
101
巨型框架-核心筒 -巨型斜撑-伸臂
桁架
57.6X57.6
98
巨型框架-核心 筒-巨型斜撑-伸
臂桁架
40X40
9.8
10.6
8.54
10.9
1200
1500
1600
1900
3700X5300
3200X6525
异形巨柱
2700X3900
筒-伸臂桁架
76 9.5 1100 Φ2520X100
88 巨柱框架-核心筒
-伸臂桁架
47.3X47.3 8.5 1300
Φ2400X45
加强桁架数目
/
4
3
投资(亿元)
60
/
/
广州珠江新城西塔
+
=
广州珠江新城西塔
办公标准层平面
广州珠江新城西塔
酒店客房标准层平面
❖广州珠江新城西塔 结构体系分析
(3)上海环球金融中心 【开工日期】 :1997年年初;2003年2月工程复工。 【竣工日期】 : 2008年8月29日。 【占地面积】 : 14,400 m2 。 【建筑面积】 : 381,600 m2 。 【建筑层数】 : 地上101层、地下3层 。 【建筑高度】 : 492米 。 【结构形式】 : 钢筋混凝土结构(SRC结构)、
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1.1抗侧力结构体系 采用巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝土 内筒的筒中筒体系。69层以上,由于建筑使用功 能的需要,取消了核心筒的内墙,仅保留部分核 心筒外墙并向内倾斜,电梯井道移至核心筒外, 形成巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+剪力墙结 构体系。水平荷载(包括风荷载和地震作用)产 生的倾覆力矩大部份由斜交网格柱外筒斜柱的轴 力承担,基底剪力大部份由钢筋混凝土内筒承担 。
❖ 计算分析表明,西塔的层高不大,斜柱的交角也 不大,由13.63゜~34.09゜,自重引起的弯矩也 不大;对各节点层施加了体外预应力,阻止了竖 向荷载作用下网格节点的向外水平位移,大大减 少了斜柱的柱端弯矩和剪力,提高了结构的竖向 刚度。不论是竖向还是水平荷载,斜柱的主要内 力是轴力,剪力和弯矩均很小。
1)框架-筒体结构、筒中筒结构和成束筒结构以 及混合结构、巨型框架-核心筒-加强桁架、巨 型框架-核心筒-巨型斜撑-伸臂桁架成为主要的 结构体系。
2)巨型柱为主要承重结构,巨型柱的荷载极重 ,超过万吨。
3)塔楼标准层平面结构均为钢结构以减轻结构自重.
4)结构风荷载受力复杂,风荷载在整体荷载作用效 应中比例很大。故多采用塔形,既美观,又减小 风力。
❖ 广州西塔斜交网格外筒的组成包括:①、竖向构 件——以一定角度相交的斜柱;②、水平构件— —沿外周边布置、连接网格节点的环梁及沿外周 边布置、支承于斜柱的楼面梁。斜交网格筒体的 几何构成决定了它抵抗水平力的独特优点,侧向 刚度和扭转刚度也远优于框筒,但竖向刚度比框 筒稍差。水平力由斜柱的轴向力平衡,倾覆力矩 引起的竖向力也由交于节点的斜柱的轴力平衡。