高層建筑案例分析

高層建筑討論課2CONTENTS01筒體結構：筒體結構是由框架-剪力墻結構與全剪力墻結構綜合演變和發(fā)展而來。筒體結構是將剪力墻或密柱框架集中到房屋的內部和外圍而形成的空間封閉式的筒體。其特點是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間，多用于寫字樓建筑。筒體結構包括框筒、筒中筒、桁架筒和束筒結構，后來還出現了多筒和多重筒等筒體結構。廣州西塔，是三角形的平面，里面是六角形筒體，外面純粹是筒體結構，這個筒體是斜交網格，用鋼管混凝土做的斜交網格，由柱子組成交叉的組織，變成很完整的結構。這個外筒抗力非常強，抗震能力比內筒還強，抗扭能力非常好，因此它的扭轉成分是非常小的。廣州西塔簡介廣州西塔亦稱廣州國際金融中心，位于珠江新城的核心金融商務區(qū)，中國廣州市珠江新城西南部，東臨珠江大道，西靠華廈路，南接華就路，北望花城大道，與廣東省博物館、廣州大劇院、廣州市圖書館和廣州市第二少年宮構成珠江新城5大標志性建筑。廣州國際金融中心項目于2007年1月31日開工，于2009年11月3日竣工，總工期1007天。主塔樓地上103層，地下4層，建成時是

華南地區(qū)第一高樓（現華南第一高樓為深圳京基金融中心）。整個項目包括有3.5萬平方米的商業(yè)、7萬多平方米的酒店、5萬多平方米的公寓和18萬平方米的寫字樓。西塔的五項之“最”一是該項目在超高層建筑中首次應用創(chuàng)新的鋼管混凝土巨型斜交網格筒中筒結構體系，該結構具有足夠的抗側剛度和優(yōu)異的抗震性能，能有效抵御強風、地震的侵襲。

二是該項目是世界上最高的采用全隱框玻璃幕墻系統的建筑，主塔樓8．5萬平方米的玻璃幕墻面積也是目前超高層單體建筑之最。三是施工單位自主研發(fā)了具有國際領先水平的整體提模系統，該系統的應用，創(chuàng)造了主體結構施工兩天一層的世界新速度。四是施工單位自主研發(fā)了C100超高性能免振自密實混凝土，并將其一次成功泵送到411米的高度，創(chuàng)造了同類混凝土超高泵送的世界新高度。五是該項目是世界上第一座自施工階段開始就進行系統性結構健康監(jiān)測的超高層建筑。本工程采用新型的筒中筒結構體系，具有很強的抗側向剛度和優(yōu)異的抗震性能,從而確保了結構體系的整體安全和在風荷載作用下良好的舒適度。結構體系設計結構體系:采用巨型鋼管混凝土斜交網格外筒+鋼筋混凝土內筒的筒中筒體系。其優(yōu)勢在于利用內外筒共同抵抗橫向荷載、既水平位移（包括風荷載和地震荷載），水平荷載產生的傾覆力矩大部分由斜交網格柱外筒斜柱的軸力承擔，基地剪力大部分由鋼筋混凝土內筒承擔，這正好充分利用了各自材料的優(yōu)勢，鋼管混凝土的承載力高，鋼管混凝土的斜交網格柱具有良好好的抗側向剛度和扭轉剛度,結構的扭轉效應小,提高了結構的抗震性能;相同截面的鋼管混凝土柱的承載力比混凝土柱高出許多、較大地提高了樓面的使用而積,同時減小了結構自重。樓蓋：內筒部位采用了鋼筋混凝士梁板結構，內外筒之間部位采用了鋼-混凝土組合樓蓋,梁跨度約為8~15m.其優(yōu)勢在于本工程外筒為施工的控制工期,利用鋼筋桁架模板構成的鋼-混凝土組合樓蓋減少了支模時間，極大提高了施工效率;同樣地由于鋼梁與混凝土梁相比具有更好的抗彎抗剪性能，較好地解決了樓面跨度及樓層凈高等問題。難點一由于本工程造型獨特,由鋼管混凝土柱組成的斜交網絡外框簡分為16個節(jié),每個節(jié)27m,鋼管混凝土柱在每個節(jié)間為直線段,相鄰節(jié)段的柱于節(jié)點層形成一個折點,并于節(jié)點層平面內產生向外的推力，從而在樓層梁板中產生拉力，如何抵抗該拉力是本工程設計中的一個技術難點。解決方式本工程采用了外框筒環(huán)梁+拉梁+核心簡內閉合環(huán)梁構成的獨立的平面內抗拉體系,如圖2所示;為了進一步提高節(jié)點層抗拉體系的安全儲備,在節(jié)點層周邊設置體外高強鋼絞線預應力索。張拉索使節(jié)點層平面內產生沿徑向的壓力,大大減少了環(huán)梁、拉梁及核心筒連梁的拉力,還可降低樓板中的拉應力水平,有效地控制樓板的裂縫寬度。難點二本工程的另一個主要技術難點是組成斜交網格外框筒的鋼管混凝土柱的“X"形相貫節(jié)點。建筑師要求采用2根鋼管混凝土柱空間相貫，在柱軸線交點處截面面積最小,所受軸力最大,因此必須設計一個特殊節(jié)點以滿足既不增大節(jié)點截面尺寸又能承受更大內力的要求。解決方法本工程設計了一個新型節(jié)點,利用豎向放置的橢圓形拉板連接4根相貫的鋼管,節(jié)點區(qū)內鋼管壁適當加厚，細腰處設置水平加強環(huán)，該節(jié)點形式簡潔,受力明確,便于管內混凝土澆灌施工。筒體結構的受力特征簡體是空間整截面工作的，如同一豎在地面上的懸臂箱形梁?？蛲苍谒搅ψ饔孟虏粌H平行于水平力作用方向上的框架（稱為腹板框架）起作用，而且垂直于水平方向上的框架（稱為翼緣框架）也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁桿件，產生整體彎曲和扭轉?？蛲搽m然整體受力，卻與理想筒體的受力有明顯的差別。理想簡體在水平力作用下，截面保持平面，腹板應力直線分布，翼緣應力相等，而框筒則不保持平截面變形，腹框架柱的軸力是曲線分布的，翼緣框架柱的軸力也是而均勻分布；靠近角柱的柱子軸力大，遠離角柱的柱子的軸力小。這種應力分布不再保持直線規(guī)律的現象稱為剪力滯后。由于存在這種剪力滯后現象，所以簡體結構不能簡單按平面假定進行內力計算。在簡體結構中，剪力墻筒的截面面積較大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很??；而由水平力產生的傾覆力矩，則絕大部分由框筒柱的軸向力所形成的總體彎矩來平衡，剪力墻和柱承受的局部彎矩很小。由于這種整體受力的特點，使框筒和薄壁筒有較高的承載力和側向剛度，而且比較經濟。11101豎向承重結構的選型在對豎向承重結構進行選型時,首先考慮的是建筑物的高度和用途。02水平承重結構的選型水平承重結構對保證建筑物的整體穩(wěn)定和傳遞水平力有重要作用。03下部結構的選型高層建筑的基礎是高層建筑的重要組成部分。高層建筑結構選型要點高層建筑結構的選型與結構布置在結構抗震概念設計中占有極其重要的地位,它們直接影響著結構的安全性與經濟性?？偟膩碚f,高層建筑結構選型包含豎向承重結構選型、水平承重結構選型以及下部結構選型;結構布置包括結構平面布置、結構豎向布置及變形縫設置。設計中應根據房屋的高度、高寬比等多方面因素選取合理的結構體系,以上因素在結構選型方面應該重點考慮。高層建筑結構布置的一般原則13（一）平面布置高層建筑平面常設計成矩形、方形、圓形、Y形、L形、十字形、井字形等。從抗風角度，圓形、橢圓形等流線形周邊的建筑物所受風載較??；從抗震角度，平面對稱、長寬比接近、抗側剛度均勻，其抗震性能好。因此建筑平面宜簡單、規(guī)則、對稱；結構布置宜對稱、均勻，盡量使結構抗側剛度中心、建筑平面形心、建筑物重心重合，減少扭轉的影響。在結構平面由凹角處容易造成應力集中，宜采取加強措施。（二）豎向布置高層建筑結構沿豎向的強度和剛