南京紫峰大厦超高层结构设计与防震 南京绿地紫峰大厦是一幢屋顶

南京紫峰大厦超高层结构设计与防震南京绿地紫峰大厦是

一幢屋顶

南京紫峰大厦超高层结构设计与防震

南京绿地紫峰大厦是一幢屋顶高度达381m的超高层结构，采用嵌岩灌注桩和最大厚度达3(4m 的基础底板，选择了带有加强层的框架-核心筒混合结构体系。结构体系:

紫峰大厦采用了带有加强层的框架-核心筒混合结构体系，采用型钢混凝土柱、钢梁和钢筋混凝土核心筒，在层10，35，60处共设置了三个加强层。核心筒位于结构三角形平面的中心位置，见图

其面积大约占整个结构平面面积的27, ，剪力墙厚度在1 500mm到400mm范围内变化，各片剪力墙通过连梁连接构成一个封闭的简体，为结构提供了大部分的抗侧刚度和抗扭刚度。型钢混凝土组合柱的直径在1 750mm到900mm范围内变化。外围抗弯钢梁一般为W600×180×10×16。在每个加强层处放置了高8(4m的伸臂桁

架把周边型钢混凝土柱与核心筒连接在一起，并且配合伸臂桁架还设置了周边带状桁架，把周边型钢混凝土柱连接在一起，从而使柱子受力更加均匀，见图

、

外伸桁架与带状桁架的设置显著增强了结构的抗侧移能力。周边的型钢混凝土柱与周边钢梁刚性连接，构成抗弯矩框架，形成了主楼的第二道抗侧力体系。从基础底面到层22的高度范围内，核心筒外围剪

力墙厚度一般为1m，核心筒三角形顶部剪力墙厚度一般为1(2m，最顶部的一片剪力墙厚度为1(5m;从层23到层60高度范围内，核心筒外围剪力墙厚度一般为0(8m，核心筒三角形顶部剪力墙厚度一般为1(0m，最顶部的一片剪力墙厚度为

1(2m;在层36处，核心筒三角形底边内收一格减小，见图

在层61以上，核心筒外围剪力墙厚度一般为0(4m，核心筒三角形顶部剪力墙厚度为0(6m。

紫峰大厦的重力荷载抗力结构体系是钢筋混凝土核心筒支承筒内的钢筋混凝土楼板，外围组合柱、抗弯钢梁、核心筒剪力墙和钢混组合梁支承着压型钢板混凝土组合楼板。

荷载和地震作用:

结构承受重力荷载、风荷载和地震作用。加拿大RWDI工程顾问公司进行了紫峰大厦的风洞试验工作，风洞试验按照每15。一个方向施加风荷载，得到最不利风向角为垂直于结构平面三角形腰的方向。根据场地地震安全性评价报告，场地特征周期取为0(36s，代替规范的0(35s;地震影响系数最大值取为0(12(阻尼比为

0(05时)，代替规范的0(08。主楼结构抗震等级为特一级，抗侧力结构按照小震进行设计(特一级构件内力放大)，并且进行中震弹性的复核(不考虑构件内力放大);核心筒的抗剪强度和伸臂桁架及周边带状桁架的强度要进行大震作用下的校核。小震作用下的地震作用参数按照安全评估报告选取，中震和大震作用下的参数按照规范选取。大震作用下结构计算时使用荷载标准值和材料强度标准值。层间位移角还是采用小震作用下的结果来满足规范要求。风荷载和地震作用下结果: 风荷载和地震作用下结构的侧向力计算是结构设计中的重要内容。两图分别为风荷载和小震作用下紫峰大厦的x向楼层剪力和倾覆弯矩沿高度的分布。

可以看出，风荷载作用下，一般楼层的剪力略大于小震作用下的结果。中震作用下地震影响系数按照规范取值为0(225，小震的地震影响系数根据工程的安全评估报告取为0(12，中震地震影响系数是安全评估小震的1(875倍，大震作用下(50，是安全评估报告中小震的4(17倍。因为结构地震影响系数按照规范取为0

是弹性多自由度体系，所以在小震、中震和大震作用下，结构的楼层剪力反应比值大约也是1:1(875:4(17。由于紫峰大厦抗侧力构件要按照中震弹性设计，因此一般情况下结构构件的设计由中震控制。

伸臂与带状桁架的设置:

为了尽量减少建筑在风及地震作用下的位移，在整个建筑高度内，利用建筑设备层在层10，层35，层60处设置了3组高8(4m的钢结构外伸臂桁架与带状桁架，将周边的组合柱与内部的钢筋混凝土核心筒连接。伸臂与带状桁架的杆件断面尺寸较大，比如位于层35轴? 上的外伸臂桁架斜腹杆断面为

760×530×95×100。伸臂桁架与带状桁架设置后，结构在风荷载作用下的顶点水平位移减小了33, 。除了控制变形及位移，外伸桁架也减少了核心筒所受的荷载，导致墙的尺寸减少，减小了建筑体量及地震作用。另一方面，外伸和带状桁架的设置也导致加强层附近的内力突变，为此，约束边缘构件将被用于外伸桁架层及其上下一层的核心筒剪力墙;外伸和带状桁架弦杆所在楼层的楼板加厚、配筋加强;加强层及附近楼层的组合柱、剪力墙、钢梁也按照内力组合的最不利结果进行设计。有关伸臂桁架节点构造:

由于伸臂桁架的杆件截面较大，最大板厚达到100mm。为了避免厚板焊接中的层状撕裂、厚板的z向受力和焊接产生的应力集中，增强伸臂桁架抵抗脆性断裂和疲劳破坏的能力，伸臂桁架的弦杆和腹杆采用高强螺栓连接。另外，为了实现在施

工到伸臂桁架层时首先l临时固定伸臂桁架的腹杆和弦杆，在腹杆和弦杆的两端增设初步固定使用的螺栓孔，见图

初步固定时，只在初固螺栓孔安装销子，不安装高强螺栓，通过销子在初固螺栓孔中的转动或者滑动释放剪力墙和组合柱之间的竖向变形差，使得竖向变形差不在伸臂桁架中产生内力。待施工到上一伸臂桁架层时再使用高强螺栓最终固定下一加强层的伸臂桁架。对于可能存在的施工误差问题，采取把连接板上初固螺栓的措施来解决。孔一侧的高强螺栓孔直径扩大8mm

结论:

对于超高层结构设计中的特殊问题，在计算和构造两方面采取了专门的措施进行处理。伸臂与带状桁架有效减小了结构的侧移，设计中在计算上要求其在大震下不屈服，在构造上强化了加强层及上下楼层的构造措施。转换柱通过其下的交叉斜撑连接到核心筒，并且在交叉斜撑外包钢筋混凝土，还进行了大震作用下的强度校核。针对紫峰大厦结构体系的特点，进行了施工顺序加载分析和竖向变形差异分析，保证了计算分析的准确、全面，并根据计算结果确定了相应的施工措施。为保证伸臂与带状桁架杆件连接处的性能，采用了高强螺栓和带有加劲板的节点板连接方式。

对紫峰大厦进行分析表明:大震用下结构的层间位移能够满足规范要求;伸臂与带状桁架能够在在大震下保持弹性，核心筒能够在大震下不出现剪切破坏;在更大的地震作用下，结构构件破坏的顺序能够使得整体结构的延性和耗能能力较大。