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林樹枝:高層建筑結構的設計難度分析

來源:中國幕墻網收集整理  作者:林樹枝  日期:2018-7-9
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  隨著城市的發展,原有城市建筑特點無法滿足人口聚集的需要,所以城市建筑向空間、縱向發展已成為必然。高層建筑的發展已有100多年的歷史,其根本原因主要有:經濟發展、城市人口密集、土地資源減少、科技進步等。隨著鋼結構技術的發展和多種高性能建筑材料的產生,對于高層建筑的要求已不僅限于滿足使用,建筑形式和審美要求也越來越重要。

  本篇文章內容由[中國幕墻網]編輯部整理發布:

  案例十七:萬科金域華府

  屈曲約束支撐

  在受拉與受壓時均能 達到屈服而不發生屈 曲失穩的軸力構件。

  小震下主要控制指標對比

  在多遇地震作用下,采用屈曲約束支撐減震結構的Y方向最大層間位 移角較原結構方案減小了14%,滿足規范的層間位移角1/750的限值要 求,其他各項指標也均能夠滿足現行規范的控制要求。

  案例十八:杏林灣商務營運中心

  型鋼-砼框架-核心筒結構

  地下3層,地上50層,高度超限,總高度250m。

  1、 勁性混凝土柱+鋼管混凝土柱。

  2、深井灌注樁。

  案例十九:廈門火車北站

廈門火車北站——整體鳥瞰圖

廈門火車北站

  案例二十:廈門海峽明珠大廈

  1、地上50層,總高度232m。

  2、內部鋼筋混凝土核心筒。

  3、外圍鋼管混凝土框架柱與 鋼梁組成的框架。

  4、伸臂桁架,建筑16、32層,每個加強層X、Y向分別設置四道伸臂,伸臂采用高度等于層高的桁架連接核心筒和外圍框架柱。

  5、頂部采用鋼管混凝土斜柱來實現建筑要求的外立面傾斜。

  效果圖

斜柱結構選型

廈門海峽明珠大廈主塔結構

  案例二十一:廈門帝景苑

  廈門首個超高層住宅項目,5 幢62層,258米高,全鋼結構精品住宅。

效果圖

  結構體系及基礎形式

  鋼框架+鋼支撐+鋼板剪力墻(約束屈曲支撐、阻尼器)

  矩形鋼管柱最大尺寸 2500*2500

  鋼管柱最大鋼板厚度 80mm

  灌芯混凝土強度 C70~C50

  鋼板厚度小于35mm時Q235B、Q345B

  鋼板厚度大于35mm時 Q345GJ、Q390GJ

  基礎形式: 大直徑深井灌注樁、樁端持力層為中風化花崗巖

  最大樁徑4.50米 最大樁長50.0米 平均樁長30.0米

  鋼筋混凝土剪力墻結構戶型與鋼結構戶型結構面積比較

  經過比較,鋼筋混凝土剪力墻結構戶型的戶內豎向構件面積明顯高于鋼結構戶型,兩者相差約戶型面積的14%。這就意味著客戶每買100㎡的鋼結構戶型,就會多得到14㎡,扣除25%的公攤后也可多的10.50㎡。

  案例二十二:特房波特曼大廈

  由兩座主樓組成,均為48層,高度220m,地下室共三層,采用鋼管混凝土柱框架-筒體結構。各擬建物對差異沉降敏感,建筑結構安全等級為二級,地基基礎設計等級為甲級。

  效果圖

場地風化槽斷面示意圖

  地基基礎優化

  • 原設計:持力層中微風化巖。沖鉆孔(詞條“鉆孔”由行業大百科提供)樁,樁徑1200,樁長約90米。

  • 問題1、施工難度大,澆搗困難。

  • 問題2、樁身混凝土難密實。

  • 問題3、樁太長,垂直度難控制。

  • 問題4、造價太高。

  方案一 (樁端持力層為碎裂狀強風化巖)

  沖鉆孔灌注樁樁-筏-土協同作用計算分析:

  土體地基承載力修正后為 fa=458.73kpa, 單樁持力層為(碎裂狀)強風化。

  樁混凝 土強度等級為C40,框架柱下樁長為57.0米 ~64.0米,采用每柱下3樁,共60根;核心筒下樁長為60.0米~75.0米,梅花型布置, 共94根,單樁豎向承載力特征值12000KN。 核心筒下筏板(詞條“筏板”由行業大百科提供)厚為4.5米,其余板厚為3.0 米,考慮水浮力的有利影響時,取其水浮 力為75 KPa,土體彈簧剛度取為6.0MPa。

  方案二 (樁端持力層為散體狀強風化巖)

  沖鉆孔灌注樁樁-筏-土協同作用計算分析:

  土體地基承載力修正后為 fa=458.73kpa,單 樁持力層為(散體狀)強風化。

  樁混凝土強度等級為C40,框架柱下樁長為43.0米 ~50.0米,采用每柱下3樁,共60根;框架柱下單樁豎向承載力特征值8200KN.核心筒下 樁長為53.0米~64.0米,梅花型布置,共94 根。

  核心筒下單樁豎向承載力特征值 11000KN。核心筒下筏板厚為4.5米,其余板 厚為3.0米,考慮水浮力的有利影響時,取 其水浮力為75 KPa,土體彈簧剛度取為 4.0MPa。

  樁平面布置同方案一。

  方案對比

  方案一 :樁長為61~75m,比較長,施工較為困難,但是整個樁反力呈內大外小,整個沉降變形減少,整個承臺的彎矩和核心筒沖切力減小。

  樁所承擔總荷載的73.46%,水承載總荷載的8.98%,土體所承擔總荷載的17.56%。

  方案二 :樁長為43~64m,有所減少,但是整個樁反力呈內小外大,整個沉降變形加大,整個承臺的彎矩和核心筒沖切力增大。

  樁所承擔總荷載的59.63%,水承載總荷載的 8.98%,土體所承擔總荷載的31.4%。

  案例二十三:廈門高崎國際機場T4航站樓

廈門高崎國際機場T4航站樓

  問題:風荷載取值出現較大偏差。主樓錐形圓鋼柱,原設計斷面 Ф2100~800×40,經優化后,設計斷面減為Ф1800~800×40。斷面積 減少約30%。

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