【精品案例.2016竣工篇】历经4次设计、3次施工大连国贸中心大厦设计纪实
高管
高管 Lv.7
2016年09月22日 09:18:03
只看楼主

昨天整理了一篇【全球15座超高层预计2016年完工直入云霄】盘点了15座即将在2016年完工的“摩天大厦”。作为设计师,更多的关注不是建筑本身的高度有多高,更多的是想了解学习结构设计、施工难度技术分析,从今天开始,我会分享15座超高层建筑从建筑设计、结构分析以及施工的部分细节,仅供大家参考,有不完善的地方还希望各位设计朋友可以给予补充!

昨天整理了一篇【全球15座超高层预计2016年完工直入云霄】盘点了15座即将在2016年完工的“摩天大厦”。作为设计师,更多的关注不是建筑本身的高度有多高,更多的是想了解学习结构设计、施工难度技术分析,从今天开始,我会分享15座超高层建筑从建筑设计、结构分析以及施工的部分细节,仅供大家参考,有不完善的地方还希望各位设计朋友可以给予补充!
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高管
2016年09月22日 09:22:59
2楼

【第一期.2016.9.22】盘点2016年15座即将完工的超高层建筑:370米大连国贸中心

【工程简介】大连国际贸易中心坐落于大连市中心区,地下五层,地上七十八层,建筑物高度325.1m,总建筑面积约28万m2。加上结构顶部的构筑物,其高度仅次于上海金茂大厦,为国内第二高高层建筑,建成后将成为大连一座全新的地标性建筑也是东北三省第一高楼。

项目名称:大连国贸中心
地块位置:大连市友好广场
占地面积:占地面积近1万平方米,建筑面积约38万平方米
建筑层数:86层地上366米


施工照片


QQ截图20160922094056.jpg

工程概况:
本工程由大连建筑设计研究院设计。该项目结构形式为钢筋混凝土核心筒、矩形钢管混凝土柱,钢梁、框筒混合结构,建筑面积暂定为310621平方米,合同总造价为41211.2996万元。


本工程由大连建筑设计研究院设计。该项目结构形式为钢筋混凝土核心筒、矩形钢管混凝土柱,钢梁、框筒混合结构,建筑面积暂定为310621平方米,合同总造价为41211.2996万元。

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俯瞰图示


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历经4次设计、3次施工
第2次设计将塔楼主体高度降为260m,建筑功能以公寓为主,5层裙房,地下室6层,主体塔楼平面基本形状没有太大变化,但核心筒、主体柱位均有调整,基础底板仍为3m厚,墙、柱均在1.5m厚新浇底板内生根。工程施工至地上1层处第二次停工,停工时间将近4年。
第3次设计为433m高混合结构,后因规划变动未付诸实施。第3次施工前现场状况见图2。

QQ截图20160922094326.jpg

3 次施工前现场状况

本次(第4次)设计为改建扩建,项目改扩建后建筑面积为32.12万m2,其中地上建筑面积为26.38万m2,地下建筑面积为5.74万m2。地下7层~地下2层为车库,地下1层~裙房5层为商业区, 6层局部为复式停车库;主体塔楼由下至上为高级公寓、甲级写字间、会所及设备层等,主体建筑平面仍为削角矩形。建筑总用地面积为10950m2。建筑剖面如图3所示。
QQ截图20160922094702.jpg

图3 建筑剖面


工程紧邻大连市最繁忙路段之一中山路,已建地下室现状如图4所示,基坑支护于2003年完成,第4次设计时根据核心筒和巨柱与原有结构连接的实际需要只拆除了主体塔楼范围的原地下室结构,对塔楼区域以外裙房区域的地下室结构进行加固改造。塔楼平面形状与原结构形状保持一致,新旧建筑塔楼区域平面位置的对比如图5所示,阴影区域为原结构核心筒和巨柱。


QQ截图20160922094508.jpg


图4 已建地下室现状图

QQ截图20160922094530.jpg


图5 新旧建筑平面对比及新建柱编号


结构分布图:













结构形式采用钢-混凝土混合结构,即钢筋混凝土核心筒,钢管混凝土柱,钢梁。
核心筒外筒壁厚度:19层以下1500mm,20-50层为1200 mm,51-78层为1000 mm。主要内横墙厚800mm,电梯筒门位置的内横墙厚400mm。外框柱为钢管混凝土,圆形钢管直径2000mm~1200mm。外围框架梁为750′250工字形钢梁,与筒体连接的为600′200工字形钢梁。
沿结构高度设三道外伸钢桁架加强层,桁架跨两个楼层,分别是28~29层、46~47层、65~66层。结构横向两跨设四道人字形钢支撑,沿全高分布。结构较小的一端为框架结构。
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整体侧视图
横切面

人字形支撑横切面

上图为一般楼层,下图为外伸桁架加强层
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外伸桁架加强层

2.2 结构体系

塔楼结构体系三维空间示意见图6。

图1.jpg


图6 大连国贸中心大厦结构体系

核心筒为抗侧力体系的主要组成部分,其平面尺寸为44.9m×18.5m,周边墙体从底(地面)到顶由900mm变为450mm。在73层以下的核心筒墙体端部和重要连接部位设置型钢暗柱,筒体混凝土强度等级为C60。

体框架设置20根巨柱(图5)。巨柱采用连续变断面方法,减小质量的同时有效控制了承载力突变。巨柱如图7,8所示,钢管混凝土柱外壁板钢板厚度见表1,巨柱钢材牌号为Q345B,混凝土采用C60。


图2.jpg


(c)JZ3 (d)JZ4

图7 巨柱截面详图

图3.jpg


a)矩形和多边形巨柱
图4.jpg


(b)巨柱纵筋植入筏板

图8 巨柱照片

位于避难层和设备层的5道伸臂和环带桁架系统,有效提高了结构侧向刚度,增加了外框架分配水平地震剪力的比例。

斜撑设置在对建筑功能影响较小的办公区域,斜撑的平面布置见图9,10,立面布置见图11。


图5.jpg


图9 56~70层斜撑平面位置图


图6.jpg


图10 72~86层斜撑平面位置图

图7.jpg


图11 斜撑三维示意图


3 新建结构对原基础的利用及新旧结构连接设计

新建核心筒在地下7层主要剪力墙厚度为1.6m、1.8m、2.2m三种,采用利用原有墙体钢筋和植筋的两种方式与基础锚固。保留新建核心筒剪力墙区域内原塔楼核心筒剪力墙钢筋1.5m外,无原墙体钢筋部位采用新增植筋,具体新增植筋及钢筋连接见图12。

植筋时采用了加大植筋直径间隔植筋锚固的方法。底层植入钢筋采用较大直径(与地下6层墙体纵筋相比),将根数减少为上层的1/2,植入钢筋在地下6层板顶上与地下6层墙体纵筋连接,与地下7层钢筋未连接的地下6层墙体纵筋直接插下至基础顶,与置入钢筋保留一个层高的弥散搭接长度,将上部钢筋承受的力有效传递到地下7层的植入钢筋上。

图8.jpg


图12核心筒钢筋与基础连接构造

主体结构的20根钢管混凝土柱在地下室范围内采用特殊的结构构造做法,通过截面形式的转换加强了柱与钢筋混凝土楼板连接,以及与筏板基础锚固连接,并满足了筏板基础抗冲切抗弯要求。

地下7层考虑到大震下的拉力作用,主楼部分的钢管混凝土柱钢管部分在地下7层过渡为分散布置的小型钢,原有柱内钢筋、型钢全部保留,形成钢骨混凝土柱,周边采用植筋方式将钢筋全部植入筏板基础内,柱外包混凝土600mm厚,具体构造见图13。钢骨混凝土柱到钢管混凝土柱的转变见图14,转换结构后的钢管见图15。


图9.jpg


(a)矩形截面柱

图10.jpg


(b)五边形截面柱

图13 -25.75~-23.75m标高段巨柱钢骨三维示意图


图11.jpg


(a)矩形截面

图12.jpg


(b)五边形截面

图13.jpg


(c)实景照片

图14-23.75~-22.05m


图14.jpg


(a)矩形截面柱

图15.jpg


(b)五边形截面柱

图15-22.05m标高以上段巨柱钢骨三维示意图

在地下6层~地下4层柱采用钢管混凝土柱,外包250或300mm厚钢筋混凝土,地下3层~地下1层范围内钢管混凝土柱的钢筋混凝土外包层逐渐取消,至地下1层顶板下完全取消。






基本设计条件如下:
地震基本烈度为7度,设防烈度为7度,设计地震分组为第一组,场地土类型为Ⅰ类。风荷载的基本风压ω0=0.75 KN/m2,地面粗糙度为D类。结构安全等级为一级,重要性系数γ=1.10。
框架抗震等级为一级,剪力墙抗震等级为一级。加强层处框架为特一级。结构阻尼比为0.04。





















1_3.jpg
结构平面计算简图








2、Strat计算
由于建筑外形复杂,设计单位希望导算横向应风面风荷载时,按建筑外形,不同部位按不同的体型系数导算风荷载。利用Strat的外轮廓导荷模式,很容易实现这种风荷载的导算方法。
由于结构中有很多斜撑,一般按层建模的软件处理较为繁琐。利用Strat强大的三维图形功能,很容易地实现人字形斜撑、十字形斜撑、加强层钢桁架的输入。
在方案计算阶段,设计单元要求考虑算裙房、和顶层的构筑物,以简化计算。
据了解,设计单位用另外的软件建模时,花费时间均为一天以上。而用Strat建模时,第一花费4小时,第二次时间更少(由于方案调整较大,第二次重新建模),体现了Strat软件图形前处理的先进性。
各软件计算的主要指标如下表所示。














TAT STAAD Strat
总重量(万吨) 39.5 34.8 36.7
自振周期(s) T1=6.91 T1=6.87 T1=6.74
T2=5.45 T2=5.87 T2=4.78
T3=3.95 T3=4.47 T3=3.35
风载总荷载 (kN) Fx=35430 Fx=27741 Fx=35210
Fy=69452 Fy=53310 Fy=70449
地震作用 基底总剪力 (kN) Fx=37537 Fx=28987 Fx=52441
Fy=32757 Fy= . Fy=49886
风载 顶端侧移 (cm) Dx= 9.65 Dx=14.30 Dx=11.45
Dy=39.58 Dy=51.00 Dy=51.53
地震作用 顶端侧移 (cm) Dx=13.96 Dx=19.60 Dx=14.96
Dy=26.61 Dy=30.20 Dy=27.57









表中各指标较为分散,但大致范围还是一致的。一方面,各软件计算是分头计算,计算模型的参数不完全相同。另一方面,由于结构较为复杂,对某些特定问题,各软件的处理方法不同。如人字形斜撑、加强层斜撑,Strat释放杆端自由度按二力杆计算,其它软件则可能没有这样处理。
在总重量、基本周期、地震作用顶端侧移等方面,Strat介于另两个软件之间。
比较对于起控制作用的横向(Y向)风荷载作用:
1、Strat与TAT导算得到的总体风荷载相同,但TAT计算的顶端侧移小于Strat的顶端侧移(TAT/Strat=77%),表明TAT比Strat偏刚。TAT中墙单元采用的是薄壁杆模型,在一般情况下薄壁杆计算结果都偏刚(忽略了剪切变形、及其它一些假定)。
2、STAAD导算得到的总体风荷载比Strat小(为Strat的76%),但计算得到的顶端侧移与Strat接近,表明STAAD的计算结果偏柔。
Strat计算结构振型如下:
1_4.jpg


第1振型 第2振型 第3振型 第4振型
1_5.jpg


第5振型 第6振型 第7振型 第8振型
1_6.jpg


第9振型 第10振型 第11振型 第12振型





从振型图上可看出,由于结构平面形状特殊,横向、扭转高阶振型呈现特殊的形态,如第8、第9、第11振型。该结构平面呈狭长形,且沿长度方向抗侧力结构类型不同:主体部分为框剪结构,端部小圆应归类为密排框筒。这两种结构类型的侧向变型形态不尽一致,且两部分之间有一定的间距,因此在具有多个反弯点的高阶振型下,这种变形差异得到放大。



为分析这种特殊振型的特点,利用Strat软件选择显示部分结构的功能,将其中的第9振型沿长度分成三个部分分别显示。如右图。从图中可看出,左端为有两个反弯点的弯曲,右端也为有两个反弯点的弯曲,但两端弯曲的方向不同,因此振型总体上仍为扭转振型。右端的弯曲幅度小于左端的弯曲幅度,因此振型呈现特殊的形态,并由此可判断该振型的扭转中心在靠近右端(端部小圆)。

第9振型沿平面长度方向的分解

加强层上下数层,在竖向重力恒荷载、横向(Y向)风荷载作用下的主要内力,如以下两图所示。
1_8.jpg
外伸桁架加强层在恒荷载作用下内力

由上图可看出,加强层外伸桁架在重力恒荷载作用下,两斜杆均为压力,且压力的大小接近。这表明,在该结构中,核心筒、外框柱在重力作用下的竖向变形协调,没有明显地通过加强层外伸桁架传力。
1_9.jpg
外伸桁架加强层在横向(Y向)风荷载作用下内力

由上图可看出,加强层外伸桁架在横向(Y向)风荷载作用下,两斜杆拉压力反号,且力的数值较大。外框柱在加强层以下轴力陡然增加,而中间墙体的总体弯矩(综合其轴力和弯矩)在加强层以下大幅减小,表明加强层能有效地将中间墙体的弯矩转化为外框柱的轴力。

【第二期.2016.9.23预告】天津现代城写字楼 | 338米


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高管
2016年09月22日 10:26:57
3楼

施工现场图

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10.jpg


相信不久大连又会有一高楼屹立,将成为大连一座全新的地标性建筑也是东北三省第一高楼!!!!
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vladiusaa
2016年09月22日 15:55:42
4楼
不错的资料, 谢谢分享啊。
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qiangxq1
2016年09月23日 07:48:30
5楼
谢谢分享资料
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qiangxq1
2016年09月23日 07:53:01
6楼
谢谢分享资料
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hgyuiytirfi3214655
2016年09月23日 09:44:15
7楼
多谢楼主分享 学习使人进步
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hgyuiytirfi3214655
2016年09月23日 09:45:05
8楼
多谢楼主分享 学习使人进步
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lkjh12345321545
2016年09月23日 09:55:21
9楼
这么好的东西,谢谢楼主分享
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lkjh12345321545
2016年09月23日 09:55:45
10楼
这么好的东西,谢谢楼主分享
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tfytfky15456563
2016年09月23日 10:11:23
11楼
本人的水平自能收藏了!
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