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超高層建筑結(jié)構(gòu)分析

來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理  作者:編輯  日期:2016-4-26
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  由于歷史的原因,(超)高層建筑在國內(nèi)出現(xiàn)得較晚,大約20世紀(jì)20年代才在少數(shù)幾個(gè)城市開始出現(xiàn)高層建筑。

  (4)吉隆坡石油雙塔

  【建設(shè)地點(diǎn)】:吉隆坡市中市KLCC計(jì)劃區(qū)的西北角

  【開工時(shí)間】:1993年12月27日

  【竣工時(shí)間】:1996年2月13日

  【占地面積】:40公頃

  【建筑高度】:452米

  【建筑層數(shù)】:88層

  【結(jié)構(gòu)形式】:高軋制鋼梁支托的金屬板,鋼筋混凝土

  【建筑造價(jià)】:20億馬幣

  【投資單位】:馬來西亞石油公司

  【設(shè)計(jì)單位】:凱撒培禮建筑事務(wù)所·西澤配利

  【建設(shè)用途】:辦公

  【別稱】:佩重納斯大廈、馬來西亞國家石油大廈、國家石油雙塔、雙子塔

  (5)金茂大廈

  【開工日期】:1994年5月10日

  【竣工日期】:1999年3月18日

  【占地面積】:2.3公頃

  【建筑面積】:29萬平方米

  【建筑層數(shù)】:地上88層,地下3層

  【建筑高度】:420.5米

  【結(jié)構(gòu)形式】:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

  【建筑造價(jià)】:50億

  【投資單位】:中國金茂(集團(tuán))股份有限公司

  【建筑設(shè)計(jì)】:美國芝加哥SOM設(shè)計(jì)事務(wù)所

  【英文名稱】:Jinmao Building

  三、國內(nèi)部分超高層結(jié)構(gòu)介紹

  廣州珠江新城西塔 結(jié)構(gòu)體系分析

  1.1抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系

  采用巨型鋼管混凝土柱斜交網(wǎng)格外筒+鋼筋混凝土內(nèi)筒的筒中筒體系。69層以上,由于建筑使用功能的需要,取消了核心筒的內(nèi)墻,僅保留部分核心筒外墻并向內(nèi)傾斜,電梯井道移至核心筒外,形成巨型鋼管混凝土柱斜交網(wǎng)格外筒+剪力墻結(jié)構(gòu)體系。水平荷載(詞條“水平荷載”由行業(yè)大百科提供)(包括風(fēng)荷載地震作用)產(chǎn)生的傾覆力矩(詞條“力矩”由行業(yè)大百科提供)大部份由斜交網(wǎng)格柱外筒斜柱的軸力承擔(dān),基底剪力大部份由鋼筋混凝土內(nèi)筒承擔(dān)。

  廣州西塔修長挺拔,高寬比達(dá)6.5,平面為類三角形,外周邊由六段曲率不同的圓弧構(gòu)成;立面由首層至31層外凸,31層至103層內(nèi)收,剖面外輪廓也呈弧線。西塔外周邊共30根鋼管混凝土斜柱于空間相貫,節(jié)點(diǎn)層間距離27m;73層以下每節(jié)點(diǎn)層間分6層,層高4.5m;其余分8層,層高3.375m。

  廣州西塔斜交網(wǎng)格外筒的組成包括:①、豎向構(gòu)件——以一定角度相交的斜柱;②、水平構(gòu)件——沿外周邊布置、連接網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的環(huán)梁及沿外周邊布置、支承于斜柱的樓面梁。斜交網(wǎng)格筒體的幾何構(gòu)成決定了它抵抗水平力的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),側(cè)向剛度(詞條“剛度”由行業(yè)大百科提供)和扭轉(zhuǎn)剛度也遠(yuǎn)優(yōu)于框筒,但豎向剛度比框筒稍差。水平力由斜柱的軸向力平衡,傾覆力矩引起的豎向力也由交于節(jié)點(diǎn)的斜柱的軸力平衡。

  斜柱中彎矩產(chǎn)生的原因:一是節(jié)間的豎向荷載,并與斜柱的交角和層高相關(guān);二是網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的水平位移,相鄰層間節(jié)點(diǎn)水平位移差越大,斜柱的柱端彎矩越大。網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)水平位移的大小除取決于斜柱軸力、平面內(nèi)的交角和平面外的折角外,還取決于網(wǎng)格筒環(huán)梁、內(nèi)外筒間的拉梁和樓板的軸向剛度。節(jié)點(diǎn)的水平約束越強(qiáng),斜柱截面的剪力和彎矩越小,同時(shí),結(jié)構(gòu)的豎向剛度越大。

  計(jì)算分析表明,西塔的層高不大,斜柱的交角也不大,由13.63゜~34.09゜,自重引起的彎矩也不大;對(duì)各節(jié)點(diǎn)層施加了體外預(yù)應(yīng)力,阻止了豎向荷載作用下網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的向外水平位移,大大減少了斜柱的柱端彎矩和剪力,提高了結(jié)構(gòu)的豎向剛度。不論是豎向還是水平荷載,斜柱的主要內(nèi)力是軸力,剪力和彎矩均很小。

  鋼管混凝土柱軸向剛度大,承載力高,延性好,以軸力的形式來抵抗風(fēng)荷載和地震作用產(chǎn)生的水平力和傾覆力矩,正好發(fā)揮了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,十分高效。此外,由于斜柱底端彎矩、扭矩很小,即使釋放支座處X、Y、Z三個(gè)方向的轉(zhuǎn)角約束,結(jié)構(gòu)自振頻率的變化甚微,即斜柱支座剛接或鉸接對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和構(gòu)件內(nèi)力的影響很小,這就可以簡化支座的設(shè)計(jì)和構(gòu)造。

  鋼管混凝土外筒斜柱斷面尺寸:

  §從基底開始,鋼管直徑1800mm,壁厚35mm,每一個(gè)節(jié)點(diǎn)層直徑縮小50mm或100mm,至頂層鋼管直徑700 mm,壁厚20mm。

  核心筒外墻厚: 地下室1100mm,出地面1000mm,沿高度方向逐漸減薄至酒店層下層500mm;酒店層以上4層350mm,其余300mm;

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