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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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。
图4 已建地下室现状图
图5 新旧建筑平面对比及新建柱编号
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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。 (c)JZ3 (d)JZ4 图7 巨柱截面详图 (a)矩形和多边形巨柱 (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9 56~70层斜撑平面位置图 图10 72~86层斜撑平面位置图 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。 (a)矩形截面柱 (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 (a)矩形截面 (b)五边形截面 (c)实景照片 图14-23.75~-22.05m (a)矩形截面柱 (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。 |
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结构平面计算简图
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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。
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外伸桁架加强层在恒荷载作用下内力
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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。 |
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外伸桁架加强层在横向(Y向)风荷载作用下内力
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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。 |
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