上海浦東國際金融大廈結構設計

上海浦東東國際金金融大廈廈結構設設計設計重點點:1.轉換層結結構2.風荷載取取值浦東國際際金融大大廈照片片浦東國際際金融大大廈設計計簡介工程簡介介上海浦東東國際金金融大廈廈為地下下3層，地上上53層，屋面面以上還還有2層設備機機房，建建筑高算算至53層屋面230米。建筑面積積共11.4萬平方米米。建筑使用用功能地下室主主要為停停車庫、、設備機機房。低層部裙裙房主要要為銀行行、商店店、餐廳廳等商業(yè)業(yè)設施。。中層部分分為辦公公用房。。高層部分分為單元元辦公用用房。建筑概況況:建筑高度度230m建筑層數(shù)數(shù)地地上上53層地下3層標準層層層高7～35層3.9m36～53層3.6m下部標準準層平面面尺寸（（軸線））：48x48m2上部標準準層平面面尺寸(梭子形軸軸線)：長長軸—60.67m短軸—31.5m結構類型型鋼鋼-砼混合框框筒結構構建筑面積積114,650m2基礎φ609*14*30000鋼管樁基基建筑平平面建筑立立面結構簡簡介上部結結構體體系金融大大廈為為混合合結構構高層層建筑筑，由由于建建筑立立面的的內收收，使使結構構沿高高度劃劃分為為幾個個部分分，1).中層和和低層層部分分結構構內部部為由由鋼筋筋砼剪剪力墻墻組成成的中中央核核心筒筒，外外部框框架低低層部部為鋼鋼骨砼砼柱，，內外外的連連接為為鋼梁梁；2).轉換部部分中中央核核心筒筒為鋼鋼筋砼砼剪力力墻加加鋼梁梁鋼柱柱組合合結構構，外外部為為鋼柱柱，內內外連連接為為鋼梁梁；3).高層部部分內內部為為鋼筋筋砼筒筒體，，外部部為鋼鋼柱，，內外外之間間用鋼鋼梁連連接。。結構體體系低層部部標準準層平平面高層部部標準準層平平面基礎形形式全鋼筋筋混凝凝土地地下室室，地地下室室底板板厚：：主樓樓部分分3.2米，裙裙樓部部分1.5米。主樓樁樁基采采用φ609.6××14鋼管樁樁，樁樁長30米,分上下下兩節(jié)節(jié)。樁樁尖持持力層層為7－（2）層細細粉砂砂土層層，樁樁尖入入土深深度46米?；A設設計思思想，，以選選擇合合適的的樁長長控制制最終終沉降降量，，以及及通過過對地地下室室底板板剛度度、內內力調調整而而達到到建筑筑物主主裙樓樓間不不設沉沉降逢逢的設設計目目標。。主要結結構材材料混凝土土強度度：核心筒筒地地下下B3~地上33層C5034層~頂層C40外框柱柱主主樓樓C50裙樓C40樓板C30地下室室C40鋼構件件強度度：鋼結構構框架架梁柱柱：fy=330N/mm2樓面體體系次次梁：：fy=240N/mm2鋼管樁樁樁基基資料料鋼材材材質：：低合合金鋼鋼。鋼材強強度：：fy=355N/mm2樁經(jīng)：：φ609.6樁長m）：主主樓樁樁30，分兩兩節(jié)。。裙樓樁樁25，分兩兩節(jié)。。樁頂標標高（（絕對對標高高）：：主樓樓11.80裙樓10.10上部結結構整整體計計算分分析由于建建筑體體形特特殊，，下部部為正正方形形平面面，上上部為為梭子子形平平面，，梭子子形長長軸為為正方方形對對角線線。無任是是地震震主動動方向向，還還是主主要受受風荷荷方向向，設設計應應考慮慮四個個方向向，分分別為為x、y、u、v。計算分分析主主軸方方向結構基基本周周期ETABS程序計計算結結果,前6個自振振周期期：14.2238924.0396831.4691041.1360250.6361460.62524抗風設設計建筑高高度達達230米為超超高層層建筑筑，抗抗風設設計已已屬于于非一一般高高度建建筑概概念，，風荷荷載取取值有有必要要進一一步分分析。。建筑筑平面面上層層部、、下層層部變變化很很大，，受風風壓體體形系系數(shù)規(guī)規(guī)范已已無法法查找找。為為此進進行模模型風風壓測測試風風洞試試驗和和采用用理論論推導導計算算建筑筑所受受風荷荷載，，與現(xiàn)現(xiàn)有規(guī)規(guī)范計計算風風荷載載進行行比較較，是是結構構設計計的必必要前前提。。風向高層中底層μs計算寬μs計算寬u---u1.431.51.1560.7v---v1.260.71.1560.7x---x1.442.01.449.5y---y1.442.01.449.5以規(guī)范范公式式計算算所得得風荷荷載，，簡稱稱為規(guī)規(guī)范風風力。。以風工工程理理論公公式推推導所所得風風荷載載,簡稱理理論風風力。。以彈性性模型型在六六分量量動態(tài)態(tài)天平平實測測的值值推算算建筑筑所得得風荷荷載，，簡稱稱為風風洞試試驗。。下表為為以規(guī)規(guī)范公公式計計算所所得風風荷載載和風風工程程理論論公式式推導導所得得風荷荷載。。規(guī)范范風力力表示示以規(guī)規(guī)范公公式計計算所所得風風荷載載，理理論風風力表表示風風工程程理論論公式式推導導所得得風荷荷載。。層數(shù)層高高度規(guī)范風力理論風力傾覆力矩傾覆力矩摟層風力每米風力摟層風力每米風力規(guī)范風力理論風力503.60197.40704.15195.60651.80181.06138999.21128665.32453.60179.40668.66185.74602.10167.25119957.60108016.74403.60161.40628.22174.51552.50153.47101394.7189173.50353.60143.40591.88164.41499.50138.7584875.5971628.30303.90124.50597.44153.19536.60137.5974381.2866806.70253.90105.00553.37141.89498.50127.8258103.8552342.50203.9085.50482.67123.76446.80114.5641268.2938201.40153.9066.00427.22109.54384.3098.5428196.5225363.80103.9046.50368.7994.56320.9082.2817148.7414921.8554.0027.00308.5377.13355.6090.038330.319601.2016.006.00252.2942.0581.6014.841513.74489.60合計30885.7827881.804348602.763798741.38下表為為以規(guī)規(guī)范公公式計計算所所得風風荷載載和風風工程程理論論公式式推導導所得得風荷荷規(guī)范風風力樓樓層力力和理理論風風力樓樓層力力比較較圖表表規(guī)范風風力傾傾覆力力矩和和理論論風力力傾覆覆力矩矩比較較圖表表規(guī)范風風力沿沿高度度分布布和理理論風風力沿沿高度度分布布比較較圖表表風洞試試驗彈彈性模模型在在六分分量動動態(tài)天天平實實測的的最大大值推推算建建筑結結構原原型，，在不不同屋屋頂風風速時時的基基底剪剪力、、傾覆覆力矩矩、紐紐矩。。見下表表：基底剪剪力規(guī)范風風力/理論風風力/風洞試試驗=30885/27881/26090=1/0.9/0.75傾覆力力矩規(guī)范風風力/理論風風力/風洞試試驗=4348602/3798741/3555500=1/0.87/0.82抗震設設計多遇地地震作作用下下的結結構計計算分分析采采用振振型分分解反反應譜譜法，，分別別計算算四個個地震震方向向。設計地地震荷荷載按按上海海市標標準《建筑抗抗震設設計規(guī)規(guī)范（（DBJ08-9-92）》確定。。罕遇地地震作作用下下的結結構計計算分分析采采用時時程分分析法法，最最大加加速度度為220gal，持時時30秒。地地震波波取用用ELCENTRO、TAFT、SHANGHAI人工波波等波波。計算位位移采用ETABS程序進進行計計算分分析，，風荷荷作用用和地地震作作用下下的位位移計計算值值：風荷作作用位位移，，最大大層間間位移移發(fā)生生在46～49層為1/530。地震作作用下下位移移，，最大大層間間位移移發(fā)生生在52～53層為1/632。規(guī)范風風荷載載下計計算位位移曲曲線x、v兩個方方向地震震作作用用下下V、U兩個個方方向向的的位位移移曲曲線線風荷荷載載所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的傾傾覆覆力力矩矩在在外外圈圈柱柱上上生生成成了了最最大大為為±443t的附附加加軸軸力力，，與與長長期期柱柱軸軸力力1873t相比比，，只只為為其其1/4.2。地震震作作用用下下傾傾覆覆力力矩矩在在外外圈圈柱柱上上產(chǎn)產(chǎn)生生的的最最大大附附加加軸軸力力為為±308t，為為長長期期柱柱軸軸力力1873t的1/6.1。罕遇遇地地震震作作用用下下的的結結構構分分析析為為抗抗震震設設計計的的第第二二階階段段，，采采用用時時程程分分析析法法，，最最大大加加速速度度為為220gal，持持時時取取為為30秒。。所所用用地地震震波波為為ELCENTRO波、、TAFT波和和SHANGHAIBDJ波。。時程程分分析析的的結結果果中中，，上上海海人人工工地地震震波波SHANGHAIBDJ的地地震震效效應應最最大大。。U方向向的的最最大大層層間間變變形形角角發(fā)發(fā)生生在在54層，，為為1/120。V方向向的的最最大大層層間間變變形形角角發(fā)發(fā)生生在在46層，，為為1/134，均均小小于于控控制制值值1/70。轉換換層層結結構構分分析析金融融大大廈廈體體形形變變化化很很大大，，由由下下部部的的正正方方形形平平面面變變成成上上部部的的梭梭子子形形平平面面，，從從23層到到30層為為過過渡渡層層，，從從正正方方形形對對角角線線向向中中間間逐逐層層收收小小，，整整個個過過渡渡層層高高度度有有七七層層之之高高，，傾傾角角60度。。外外圈圈框框架架柱柱上上下下無無法法對對齊齊，，需需設設置置結結構構轉轉換換層層。。轉換換層層的的結結構構形形式式一一般般可可以以有有兩兩種種形形式式選選擇擇：巨大大桁桁架架承承托托轉轉換換斜柱柱框框架架轉轉換換巨大大桁桁架架承承托托轉轉換換巨大大桁桁架架承承托托轉轉換換最能能實實現(xiàn)現(xiàn)豎豎向向力力的的轉轉換換，，且且結結構構變變形形小小，，是是較較經(jīng)經(jīng)濟濟的的結結構構形形式式。。但但由由于于桁桁架架布布置置會會影影響響建建筑筑設設計計及及空空間間使使用用。。主要要特特點點●變形形小小，，主主要要構構架架變變形形為為構構件件軸軸心心變變形形引引起起。。構構件件的的彎彎曲曲變變形形為為構構架架的的次次要要變變形形。。●不平平衡衡力力適適應應性性好好。?！裥杩乜刂浦茦嫎嫾L長度度。。斜柱柱框框架架轉轉換換框架架式式結結構構變變形形大大，，控控制制構構架架變變形形主主要要為為構構件件抗抗彎彎特特性性及及構構架架節(jié)節(jié)點點剛剛度度決決定定，，在在不不平平衡衡力力作作用用下下變變形形大大，，結結構構穩(wěn)穩(wěn)定定性性差差。。斜柱柱框框架架轉轉換換實際際工工程程中中結結構構為為框框筒筒結結構構，，平平面面中中央央有有鋼鋼筋筋混混凝凝土土剪剪力力墻墻筒筒體體，，其其抗抗變變形形能能力力大大，，穩(wěn)穩(wěn)定定性性好好。。為為此此金金融融大大廈廈轉轉換換層層結結構構設設計計，，利利用用中中央央混混凝凝土土核核心心筒筒體體抗抗變變形形能能力力強強的的特特點點，，外外圈圈框框架架柱柱為為斜斜柱柱框框架架結結構構。。計算分析析由于轉換換層部位位，斜柱柱框架受受力的復復雜性。。對轉換換層進行行截段計計算分析析各構件件的受力力大小及及不利因因素，分分析結構構安全可可靠性是是金融大大廈結構構設計的的重要內內容?？臻g分析析采用ETABS程序，對對結構進進行截段段分析。。對22層～39層轉換層層部分進進行豎向向荷載下下受力狀狀況計算算。截段計算算整體模模型平面框架架分析采用SAP90計算程序序，分析析轉換層層的斜柱柱框架的的構件受受力。平面框架架示意結構計算算分析基基本假定定：忽略轉換換層以下下的構件件豎向變變形和中中央筒體體的砼徐徐變變形形。從施施工上控控制轉換換層開始始層的樓樓面水平平度。轉換層截截段計算算結果分分析：（1）平面框框架計算算結果各各構件內內力很大大。（2）整體空空間計算算各構件件內力比比平面框框架計算算結果要要小。（3）從結構構形式及及結構布布置看，，豎向荷荷載作用用下主要要是平面框架，，對于外外圍框架架的作用用很小，，可不予予考慮。。(4)解析結果果表明轉轉換層部部分，外外框柱的的軸向力力在與斜斜柱轉折處，，梁的剪力力、彎矩矩都相當當?shù)拇蟆?5)無論框架架梁柱節(jié)節(jié)點，還還是梁墻墻節(jié)點都都承擔了了相當大大的彎矩剪力力。為保保證整個個框架的的成立，，及控制制不使節(jié)節(jié)點變形過大大，節(jié)點點設計及及節(jié)點的的施工質質量之關關重要。。(6)對斜柱框框架在上上轉折點點樓層處處，該梁梁的設計計是非一一般的受彎構構件，而而是壓彎彎構件。。該區(qū)域域樓面荷荷載必須須嚴格控制，，