深圳平安金融中心结构方案比较分析报告

深圳平安金融中心结构方案比较分析报告

中建国际（深圳）设计顾问有限公司

2008-12-8

目录一.建筑结构体系构成

二.结构工作性能

三.结构方案的优缺点

四.结论

一、建筑结构体系构成

按建筑结构体系的不同，分为推荐结构方案和结构概念方案。以下分别对两种不同方案的结构构成特点进行分别论述。

1、推荐结构方案结构体系构成

1.1 外筒

外筒由四组矩形钢管V 形支撑、八根矩形钢管混凝土角柱以及四组“［”型矩形钢管混凝土框架共同形成空间外筒结构体系，既承受垂直荷载又提供了强大的抗侧刚度。

图1和图2分别给出了外筒结构构成的平面示意图和三维示意图，表1给出了外筒结构构件尺寸沿楼层变化。

外外TU B E 900X 48外外外-外外外外外外外

900X 900X 50C 80

图1 外筒构成平面示意图

角梁

矩形钢管混凝土外框柱

(a) 矩形钢管混

凝土框架(b) 矩形钢管

V形支撑

(c) 矩形钢管混

凝土角柱

(d) 外筒结构体系

图2 外筒构成三维示意图

表1 外筒结构构件尺寸沿楼层变化

注：H×B×TC**——矩形钢管混凝土角柱截面长边边长×短边边长x钢管壁厚(混凝土强度等级)

hxbxt——矩形钢管混凝土框架柱截面长边边长×短边边长x钢管壁厚

h1xb1xtwxtf——H形框架裙梁的截面高度×截面宽度×腹板厚度×翼缘厚度

1.2 内筒

内筒由在四角及门洞口设置型钢的现浇钢筋混凝土剪力墙组成（如图3）。通过在内筒关键受力部位设置型钢，改善了内筒的工作性能。内筒门洞处采用800mm高的连梁，其跨高比在L/3~L/5之间，这些跨高比较大的连梁在罕遇地震下呈现弯曲破坏，可改善整体结构的延性性能。

增加内筒外侧墙体厚度，减小内侧墙体厚度即在获得较大的结构抗侧刚度又有效减少结构墙体占用的使用空间，且随着楼层墙厚逐渐减小，尽可能为建筑提供更多的有效使用空间。

外墙

内墙

图3 内筒平面示意图

图4 内筒三维示意图

表2 内筒构件尺寸沿楼层变化

1.3 矩形钢管混凝土K型支撑伸臂桁架

在建筑的设备层设置三道矩形钢管混凝土K型支撑桁架，连接角柱与核心筒，进一步发挥角柱与外筒的作用抵抗水平荷载，提供更大的抗侧刚度。

K型支撑上下弦支撑与内筒连接处在施工阶段铰接，在使用阶段刚接。

表3给出三道矩形钢管混凝土K型支撑的截面尺寸和所在层数，图5给出了三道矩形钢管混凝土K型支撑桁架布置三维示意图。

表3 三道矩形钢管混凝土K型支撑的截面尺寸和所在层数

第三道

第二道

第一道

图5 三道矩形钢管混凝土K型支撑桁架布置三维示意图

1.4 结构构成及特点

内外筒由现浇混凝土楼板及8根连接角柱与内筒的刚接钢梁及连接外框与内筒的两端铰接的楼面钢梁构成的有效空间结构体系，各构件共同协调工作，承受竖向荷载及水平荷载。其构成特点如下：

a. 核心筒与角柱相连的钢梁刚接，外框梁与外框柱刚接；

b. 设置三道“有限刚度”的伸臂桁架；

c. 角梁采用矩形截面钢管梁，增加外筒作用；

d. 核心筒门洞采用800mm高弱连梁，改善结构延性。

弯曲型内外筒整体结构体系

2、结构概念方案结构体系构成

2.1 外筒

外筒由四组矩形钢管V形支撑、八根巨型型钢混凝土柱以及矩形钢管混凝土框架共同形成空间外筒结构体系组成。

巨型型钢混凝土柱截面：底部4.5m×3.5m沿高度变化至顶部为2.5m×1.5m。矩形钢管混凝土框架与角柱采用两端铰接的钢梁连接，V形支撑与角柱刚接。

钢管混凝土外框架柱的截面为：

V形支撑截面尺寸为：矩形截面钢管

图6 外筒构成平面示意图

2.2 内筒

内筒由内外墙厚为1米的钢筋混凝土剪力墙组成，门洞处设置800mm高的连梁。

外墙

内墙

图7 内筒平面示意图

2.3 钢筋混凝土伸臂

在建筑的避难层设置6道钢筋混凝土剪力墙伸臂加强层，连接巨型钢筋混凝土角柱与内筒。

图5 六道钢筋混凝土剪力墙布置三维示意图

2.4 结构的构成及特点

内外筒由现浇钢筋混凝土楼板及连接外筒与角柱两端铰接的楼面钢梁连接，并设置了六道钢筋混凝土伸臂组成了概念结构方案的竖向承重及抗侧结构。

其结构构成特点如下：

a. 外框架柱与角柱采用刚接钢梁连接，角柱与内筒采用铰接钢梁连接；

b. 巨型截面型钢混凝土角柱

弯曲型内外筒独立结构体系

二、结构工作性能

同上，以下分别对两种不同方案的结构工作性能进行分别论述。

1、推荐结构方案

1.1 结构周期和模态

(a) 模态1(Y向平动)(b) 模态2(X向平动)(c) 模态5(扭转平动)

图7 结构模态图

该计算结果表明，结构周期表现出规则的变化，占主要作用的周期振动分量耦合小，振型“纯净”。前四个周期均为平动周期，第五周期为扭转周期，周期比为0.57，结构表现出良好的动力性能。由于建筑的限制，Y向的刚度约为X向的0.7倍。

1.1 层间位移角

图8和图9给出了结构在风荷载和地震作用下，结构层间位移角随结构高度的变化曲线。高规的要求层间位移角不宜大于1/500。上图表明，在风荷载和地震作用下结构均满足层间位移角的限值要求。结构在风荷载作用下侧移较大，故风荷载在本工程中起控制作用。

结构双向刚度不等，在水平荷载作用下表现有所不同。结构的X向刚度较大，在风荷载作用侧移较小，但是较大的刚度会吸引较大的地震等效荷载，故在地震作用下X向和Y向的层间侧移角的差别没有风荷载作用下大。