【建筑圈的结构事】350米!西北第一高楼国瑞•西安金融中心结构封顶
高管
高管 Lv.7
2017年12月01日 14:33:01
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来源:BIAD复杂结构研究院,北京建工 11月29日,西北第一高楼国瑞•西安金融中心顺利主体结构封顶!


















来源:BIAD复杂结构研究院,北京建工









11月29日,西北第一高楼国瑞•西安金融中心顺利主体结构封顶!







国瑞·西安金融中心位于西安市高新区,由一栋高达350米的塔楼、3层的裙房及地下室组成,总建筑面积约29万平方米,共75层,总投资达30多亿元。建成后将成为集金融办公、文化科技、商务休闲等功能于一体的超高层摩天建筑,代表着西北地区商业写字楼业态的最高水准。























一、项目概况






国瑞•西安金融中心位于西安市高新区创业新大陆北侧建筑高度350m,为西安目前在建最高的建筑。该项目总建筑面积29万m2。







塔楼为75层的超高层写字楼,裙房为3层商业用房,两者设缝分开。地下共4层。项目参建单位和建筑立面效果如下:







业主单位



陕西华威世达实业有限公司



设计单位



北京市建筑设计研究院有限公司



结构顾问单位



奥雅纳工程咨询(上海)有限公司



机电初设、顾问单位



柏诚工程技术(北京)有限公司



施工总包单位



北京建工集团有限责任公司



钢结构供应单位



浙江精工钢结构集团有限公司
















图1 建筑效果图







塔楼平面尺寸53.8m×53.8m,高宽比6.5,首层核心筒外轮廓尺寸30.6m×30.3m,核心筒高宽比11.5。建筑标准层层高4.3m,首层大堂高度15.3m,合计共设置5个避难层。









二、 结构设计难点










本工程所在区域抗震设防烈度为8度,场地类别为III类,《地震安全性评价报告》给出的水平地震影响系数最大值0.18。主要存在以下几个难点:







1. 结构总高度高、设防烈度高、地震作用大,对结构的承载能力及变形控制提出了更高的要求;







2.   71层以上的楼层采用悬挑桁架支承于核心筒上,结构顶部竖向鞭梢效应作用显著;







3. 本工程地基持力层为黏性土层,承载力较差,基础设计难度大。









三、 结构方案选型










1.  结构体系选型







方案设计阶段,对比了以下四种结构布置形式:














核心筒+密柱(柱距4.5m)+伸臂+腰桁架












核心筒+外框架(柱距9m)+伸臂+腰桁架














核心筒+巨柱+斜撑
















核心筒+巨柱+伸臂桁架+腰桁架



图2 结构方案示意图







经综合比较,最终选定方案1为结构方案。在方案深化设计阶段,为提高通透性,将外框架的柱网间距调整为6.0m。







2.   底部大堂方案



建筑首层层高15.3m,塔楼外框柱距6.0m,为保证建筑首层大堂通透性效果,方案设计阶段对比了下述4种转换方案:














   



方案1          














方案2














方案3 









 





 




方案4







图3 首层大堂结构布置示意图







方案1,结构造价最省,建筑效果也较为通透,最终确定以方案1为实施方案。














图4 首层V撑效果图









四、地基基础设计










本工程塔楼与裙房之间重量差异大,为控制沉降差、减小基础筏板厚度、减少基础筏板钢筋用量,基础采用变刚度调平设计方法设计,同时考虑地基和上部结构的相互作用。采用有限元软件PLAXIS 3D进行变形分析(图5)。























图5 基础计算模型及沉降结果







塔楼下采用钻孔灌注桩,一般桩长70m、外围桩长65m,直径均为1m。塔楼基础底板厚度4m。









五、主体结构设计










塔楼采用框架-核心筒结构体系,外框由型钢混凝土柱与钢梁组成,内筒为钢筋混凝土剪力墙核心筒(图6)。














图6 标准层结构布置








在建筑第2、4避难层设置伸臂桁架及腰桁架,第5避难层设置腰桁架。结构平面及主要的抗侧力体系如图7所示:














图7 结构抗侧力体系示意图







1. 外框架



塔楼外框架采用钢骨混凝土柱和钢梁,首层柱截面1600×1600mm,顶部柱截面1300×800mm。外框型钢梁梁高1000mm。







2. 楼盖



塔楼楼盖采用钢-混凝土组合梁形式,楼板采用钢筋桁架组合楼板,标准层楼板厚度110mm。







标准层核心筒与外框之间的楼面梁跨度12m,钢梁高度490mm,钢梁挠度问题通过预起拱解决。







3. 顶部悬挑桁架



观光层以上两层均为悬挑结构,建筑效果及屋顶结构布置示意见图8、9。














图8屋顶层建筑效果





















图9 顶部结构形式示意







屋顶结构抗震设计时,采用罕遇地震时程分析方法对竖向鞭梢效应进行模拟。悬挑钢结构按大震不屈服设计,支承悬挑钢结构的剪力墙按中震弹性、大震抗剪不屈服设计。







4. 核心筒



首层核心筒剪力墙最大厚度1.4m,二层及以上为1300~500mm。底部楼层剪力墙内设置钢板,提高剪力墙承载力及延性,中部楼层核心筒边缘构件内设置型钢,过渡楼层、加强层及顶部支承悬挑的核心筒墙体内设置钢支撑。







5. 伸臂桁架



本工程共布置了两道伸臂桁架和三道腰桁架。
















图10 结构伸臂桁架立面布置图









六、主要分析结果










1.  塔楼弹性分析结果







本工程塔楼X、Y两个方向的平动周期分别为6.26s和6.27s,第一扭转周期3.61s。按水平地震影响系数0.18得出的X和Y方向的最大层间位移角分别为1/509和1/503,首层剪重比分别为2.50%和2.52%。







2.  结构罕遇地震下的性能分析







采用有限元分析软件ABAQUS进行弹塑性性能分析,同时考虑了材料非线性、几何非线性及施工过程非线性。







罕遇地震下,结构X向层间位移角最大值为1/106;结构Y向层间位移角最大值为1/109;均满足规范限值1/100的要求。























图11 核心筒底部剪力墙内钢板大震下应力结果







伸臂桁架与核心筒相连的节点在中震下的最大应力为266Mpa,满足中震弹性的设计要求。














图12 伸臂桁架节点中震应力结果








七、 用钢量统计





本工程塔楼部分用钢量计算值见图13
















图13伸臂桁架节点中震应力结果





塔楼地上地下面积共计23万m2,按塔楼计算的型钢用量为125kg/m2(不含栓钉、节点板、连接螺栓、混凝土内的埋件);钢筋用量约85 kg/m2(不含基础底板和桩)。














c03775a
2017年12月02日 08:56:32
2楼
感谢分享,谢谢~
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shawn9148
2017年12月04日 14:09:32
3楼
谢谢分享!
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bluetree2014
2017年12月04日 14:22:51
4楼
多谢分享!学习了!
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fish-tian
2017年12月04日 15:24:15
5楼
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lifanggang2004
2017年12月04日 15:39:27
6楼
好的工程案例,谢谢楼主分享。希望以后多一些这样的实例。
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co1512389169744
2017年12月04日 20:07:39
7楼
学习了,很不错。
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jws6805
2017年12月04日 20:34:13
8楼

感谢分享,谢谢~
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丛林突击
2017年12月04日 22:06:29
9楼


感谢分享,谢谢~
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既土且木
2017年12月05日 07:33:06
10楼
非常精彩,谢谢楼主分享。
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六六儿妈
2017年12月05日 08:34:45
11楼
谢谢楼主分享
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