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超高層建筑結構分析

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

  (4)吉隆坡石油雙塔

  【建設地點】:吉隆坡市中市KLCC計劃區的西北角

  【開工時間】:1993年12月27日

  【竣工時間】:1996年2月13日

  【占地面積】:40公頃

  【建筑高度】:452米

  【建筑層數】:88層

  【結構形式】:高軋制鋼梁支托的金屬板,鋼筋混凝土

  【建筑造價】:20億馬幣

  【投資單位】:馬來西亞石油公司

  【設計單位】:凱撒培禮建筑事務所·西澤配利

  【建設用途】: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】:地上88層,地下3層

  【建筑高度】:420.5米

  【結構形式】:鋼筋混凝土結構

  【建筑造價】:50億

  【投資單位】:中國金茂(集團)股份有限公司

  【建筑設計】:美國芝加哥SOM設計事務所

  【英文名稱】:Jinmao Building

  三、國內部分超高層結構介紹

  廣州珠江新城西塔 結構體系分析

  1.1抗側力結構體系

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

  廣州西塔修長挺拔,高寬比達6.5,平面為類三角形,外周邊由六段曲率不同的圓弧構成;立面由首層至31層外凸,31層至103層內收,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,節點層間距離27m;73層以下每節點層間分6層,層高4.5m;其余分8層,層高3.375m。

  廣州西塔斜交網格外筒的組成包括:①、豎向構件——以一定角度相交的斜柱;②、水平構件——沿外周邊布置、連接網格節點的環梁及沿外周邊布置、支承于斜柱的樓面梁。斜交網格筒體的幾何構成決定了它抵抗水平力的獨特優點,側向剛度(詞條“剛度”由行業大百科提供)和扭轉剛度也遠優于框筒,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點的斜柱的軸力平衡。

  斜柱中彎矩產生的原因:一是節間的豎向荷載,并與斜柱的交角和層高相關;二是網格節點的水平位移,相鄰層間節點水平位移差越大,斜柱的柱端彎矩越大。網格節點水平位移的大小除取決于斜柱軸力、平面內的交角和平面外的折角外,還取決于網格筒環梁、內外筒間的拉梁和樓板的軸向剛度。節點的水平約束越強,斜柱截面的剪力和彎矩越小,同時,結構的豎向剛度越大。

  計算分析表明,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;對各節點層施加了體外預應力,阻止了豎向荷載作用下網格節點的向外水平位移,大大減少了斜柱的柱端彎矩和剪力,提高了結構的豎向剛度。不論是豎向還是水平荷載,斜柱的主要內力是軸力,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荷載和地震作用產生的水平力和傾覆力矩,正好發揮了鋼管混凝土結構的優勢,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三個方向的轉角約束,結構自振頻率的變化甚微,即斜柱支座剛接或鉸接對結構的側向剛度和構件內力的影響很小,這就可以簡化支座的設計和構造。

  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,每一個節點層直徑縮小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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