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超高层建筑结构分析

来源:中国幕墙网收集整理  作者:编辑  日期:2016-4-26
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  由于历史的原因,(超)高层建筑在国内出现得较晚,大约20世纪20年代才在少数几个城市开始出现高层建筑。

  (4)吉隆坡石油双塔

  【建设地点】:吉隆坡市中市KLCC计划区的西北角

  【开工时间】:1993年12月27日

  【竣工时间】:1996年2月13日

  【占地面积】:40公顷

  【建筑高度】:452米

  【建筑层数】:88层

  【结构形式】:高轧制钢梁支托的金属板,钢筋混凝土

  【建筑造价】:20亿马币

  【投资单位】:马来西亚石油公司

  【设计单位】:凯撒培礼建筑事务所·西泽配利

  【建设用途】:办公

  【别称】:佩重纳斯大厦、马来西亚国家石油大厦、国家石油双塔、双子塔

  (5)金茂大厦

  【开工日期】:1994年5月10日

  【竣工日期】:1999年3月18日

  【占地面积】:2.3公顷

  【建筑面积】:29万平方米

  【建筑层数】:地上88层,地下3层

  【建筑高度】:420.5米

  【结构形式】:钢筋混凝土结构

  【建筑造价】:50亿

  【投资单位】:中国金茂(集团)股份有限公司

  【建筑设计】:美国芝加哥SOM设计事务所

  【英文名称】:Jinmao Building

  三、国内部分超高层结构介绍

  广州珠江新城西塔 结构体系分析

  1.1抗侧力结构体系

  采用巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝土内筒的筒中筒体系。69层以上,由于建筑使用功能的需要,取消了核心筒的内墙,仅保留部分核心筒外墙并向内倾斜,电梯井道移至核心筒外,形成巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+剪力墙结构体系。水平荷载(词条“水平荷载”由行业大百科提供)(包括风荷载地震作用)产生的倾覆力矩(词条“力矩”由行业大百科提供)大部份由斜交网格柱外筒斜柱的轴力承担,基底剪力大部份由钢筋混凝土内筒承担。

  广州西塔修长挺拔,高宽比达6.5,平面为类三角形,外周边由六段曲率不同的圆弧构成;立面由首层至31层外凸,31层至103层内收,剖面外轮廓也呈弧线。西塔外周边共30根钢管混凝土斜柱于空间相贯,节点层间距离27m;73层以下每节点层间分6层,层高4.5m;其余分8层,层高3.375m。

  广州西塔斜交网格外筒的组成包括:①、竖向构件——以一定角度相交的斜柱;②、水平构件——沿外周边布置、连接网格节点的环梁及沿外周边布置、支承于斜柱的楼面梁。斜交网格筒体的几何构成决定了它抵抗水平力的独特优点,侧向刚度(词条“刚度”由行业大百科提供)和扭转刚度也远优于框筒,但竖向刚度比框筒稍差。水平力由斜柱的轴向力平衡,倾覆力矩引起的竖向力也由交于节点的斜柱的轴力平衡。

  斜柱中弯矩产生的原因:一是节间的竖向荷载,并与斜柱的交角和层高相关;二是网格节点的水平位移,相邻层间节点水平位移差越大,斜柱的柱端弯矩越大。网格节点水平位移的大小除取决于斜柱轴力、平面内的交角和平面外的折角外,还取决于网格筒环梁、内外筒间的拉梁和楼板的轴向刚度。节点的水平约束越强,斜柱截面的剪力和弯矩越小,同时,结构的竖向刚度越大。

  计算分析表明,西塔的层高不大,斜柱的交角也不大,由13.63゜~34.09゜,自重引起的弯矩也不大;对各节点层施加了体外预应力,阻止了竖向荷载作用下网格节点的向外水平位移,大大减少了斜柱的柱端弯矩和剪力,提高了结构的竖向刚度。不论是竖向还是水平荷载,斜柱的主要内力是轴力,剪力和弯矩均很小。

  钢管混凝土柱轴向刚度大,承载力高,延性好,以轴力的形式来抵抗风荷载和地震作用产生的水平力和倾覆力矩,正好发挥了钢管混凝土结构的优势,十分高效。此外,由于斜柱底端弯矩、扭矩很小,即使释放支座处X、Y、Z三个方向的转角约束,结构自振频率的变化甚微,即斜柱支座刚接或铰接对结构的侧向刚度和构件内力的影响很小,这就可以简化支座的设计和构造。

  钢管混凝土外筒斜柱断面尺寸:

  §从基底开始,钢管直径1800mm,壁厚35mm,每一个节点层直径缩小50mm或100mm,至顶层钢管直径700 mm,壁厚20mm。

  核心筒外墙厚: 地下室1100mm,出地面1000mm,沿高度方向逐渐减薄至酒店层下层500mm;酒店层以上4层350mm,其余300mm;

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