平安金融中心工程设计与研究模板

对高层建筑设计重要的是将风荷载尽可能减少， 否则其造价会很高
Importance of wind loads
Building height
1600 华润总部大楼风荷载 1400 1200 1000 800 600 400 200
0
顺风向 横风向
华润总部大楼风荷载横风向与顺风向约为2:1关系
中国规范标准（上限值）： 住宅公寓：15milli-g 办公旅馆：25milli-g 高钢规中表示：公共建筑可 适当放宽，但不超过 28milli-g。 对应10年重现期
Far-field simulation 远场模拟:
Use of spires and floor roughness to simulate overall wind profile and turbulence properties based on ESDU analysis. 根据ESDU分析结果由尖劈和粗糙元模拟。
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•Top of Tower observation deck
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•Tower massing: aerodynamic form – tapered tower, stepped and chamfered corners
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•Façade expression: relationship of architecture with structure—“Structural Expressionism”—mega-columns and vertical piers
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风工程
超大尺度的巨型土木建筑（超高层建筑、大跨度空间结构等）抗风设计已 引起结构设计人员的重点关注。我司结构专业经过多年的人才培养及项目历练， 总结提炼出结构设计中抗风设计的关键性问题，以此指导我司重大工程项目的 结构抗风设计。 设计方法 结构横风向风荷载及扭转风荷载取值、考虑风荷载组合工况（横、顺、扭 同时作用） 建筑品质 建筑顶部加速度（横、顺风向）计算、结构TMD抗风减振策略、顶部加速 度实测 设计优化 依据风洞实验结果优化风荷载、局部开洞降低风荷载、优化小区风环境 风洞实验主要包括：刚性模型的同步测压实验、刚性模型的高频力天平 实验、气动弹性模型实验、建筑风环境测速实验及CFD
• Minimize the use of energy and materials by designing an aerodynamic form and efficient structure.
PAIFC is applying for LEED Gold status.
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MEGA COLUMN CLAD WITH STONE
STEEL COLUMN CLAD WITH ALUMINUM PANEL
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•Façade expression: relationship of architecture with structure—“Structural Expressionism”—mega-columns and vertical piers
50 100 50 100
34.7 37.1 34.7 37.9
RWDI
GB500092001
30.5E+6 27.4E+6 84.4E+3 81.3E+3 35.0E+6 34.9E+6 98.7E+3 99.1E+3 32.4E+6 32.4E+6 99.7E+3 99.7E+3 38.9E+6 38.9E+6 120.E+3 120.E+3
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•Architecture, Structure, MEP Integration and Optimization– “Swiss Watch”
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高区建筑平面
低区建筑平面
早期方案
方案报建阶段建筑结构方案Hale Waihona Puke Baidu
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在方案设计及初步设计中发现巨型柱在高区距核心筒较近影响使用， 后期将巨型柱推出，将不断倾斜的柱在中区改直成为三段式的巨柱。 下部倾斜，中部垂直，上部倾斜。 深化设计发现由于周边柱全部落地，间距3米，柱截面1000X1000影 响人流从周边到到达，大楼底层不够气派的，对结构形式有进行了修 改。 间距3米的柱影响标准层的使用，柱与柱之间的使用困难，将9根间距 3米的柱改为2根间距9米的柱，提高了建筑的使用效率。
•Site location
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•Building area and section organization
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•Podium roof terrace •Podium atrium
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•Typical office layout
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Key Results 主要结果
Summary of base overturning moments and shears Summary of base over基底力矩和剪力归纳表
R.P.(year) 回归期
V(m/s) 参考风速
My (kN-m)
Mx (kN-m)
Sx (kN)
Sy(kN)
华润总部大楼舒适度分析
国际通用标准（ISO）： 住宅：9milli-g 办公：13milli-g 对应1年重现期，该标准与 结构周期相关
阻尼器措施可有效降低结构顶部加速度，提高建筑使用品质
0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 30 60 90 120 150
非制振 500t TMD×2台
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Wind Profile Simulation 风剖面模拟
• •
•
Near-field simulation 近场模拟:
Proximity model that includes all surrounding buildings within 600m radius from the site and some major structures within 1200m radius. 包括600米半径内详细建筑物与1200米半径内主要建筑物的场地模型。
加速度cm/s2
180
風向
210
240
270
300
330
360
深圳平安金融中心ATMD减振设计，顶部峰值加速度由35milli-g减小至27milli-g，满足中国规范要求
模型是完全刚性的，只模拟其结构外 形，在风洞中测出表面风力，再结合力 学模型计算风荷载。
刚性模型测压试验可测得结构表面风 压随时间和空间的分布，是目前应用最 广泛的风洞试验模式。
直接测得结构的风振响应。 它能解决刚性模型试验不能 结构与风的相互作用的问题， 是高层建筑抗风研究的重要 手段。 重大项目往往需要采用气 动弹性模型 Shell to simulate aerodynamic shape Metal spine to simulate stiffness
Recommended Design Wind Speeds 建议的设计风速
Example showing terrain with 3 changes in roughness: n=3 Target Site
V z03 z02 z01 Terrain z0
x3 > 50km
x2
x1
x
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Wind Properties at Site 场地风特性
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Assumed structural damping ratios 结构阻尼比假定
超高层建筑设计
工程概况 建筑结构体系发展与演变 风工程 地震工程 结构设计概况 节点计算分析 巨型结构设计与优化 弹塑性动力时程分析 基坑支护 桩基工程 整体模型振动台试验
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KPF、TT、JRP、CCDI
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PROJECT GOALS • Create a tower form which is not only iconic, but intelligent and environmentally responsible.
1. 2.
All values calculated assuming 2.0% damping. All wind speeds above are 10-minute mean values at 10 m height in open terrain (Exposure C).
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Building motions in terms of occupants’ comfort 根据居住者舒适性的大楼振动验算
The predicted building motions (accelerations and torsional velocities) are acceptable for occupants’ comfort. 就大楼的居住舒适性而言，预计的大楼振动（加速度与扭转速度） 是可接受的 。
MEGA COLUMN CLAD WITH STONE STEEL COLUMN CLAD WITH ALUMINUM PANEL
CHEVRON CLAD WITH ALUMINUM PANEL
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Project status
•Foundation stone Laying ceremony August 29th •EPD submission October 30th
Strength Design 强度设计 2.0% and 4.0% for 100-year winds Serviceability Design (checking deflection)使用阶段品质验算 (位移 验算) 2.0% for 50-year winds without auxiliary dampers (Chinese Standard); Serviceability Design (checking occupants’ comfort level)使用阶段 品质验算 (居住舒适性验算) 1.0% for 1 to 10-year winds without auxiliary dampers;
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• Use PAIFC as a model for future super tall
buildings: harmony of form, structure, environmental systems, and public participation.
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Design overview
Strength Design 强度设计 62m/s (10-minute mean) at 500m reference height for a 100-year return period. 一百年回归期，500米处参考风速为62m/s。 Serviceability Design 使用阶段品质验算 – For checking deflection 位移验算 58m/s (10-minute mean) at 500m reference height for a 50-year return period (Chinese standard) ; or 五十年回归期，500米处参考风速为58m/s。（中国标准） – For occupants’ comfort (building motion)居住舒适性验算 1-year return period speed for events including typhoon, and 1 to 10-year return period speed for events excluding typhoon. 包括台风情况时考虑一年回归期；不包括台风情况时考虑一年至十年回归 期。
高频底座天平技术以其模型制作简单（仅 需模拟建筑外形），试验周期短，而且特 别方便配合方案设计（仅需要建筑外形即 可进行试验，结构动力特性修改后不必重 新试验），得到了广泛应用。
气动弹性模型不仅模拟了 原结构的气动外形，还模拟 了原结构的质量、刚度、频 率，以及阻尼、振型等一系 列的动力特征，较全面的再 现了结构在风作用下的实际 行为。