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1、国内超高层建筑结构分析,一、国内(超)高层建筑的发展简史以及发展现状 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。 至于它在国内成规模和成系统的发展，其实也就自上个世纪80年代末90年代初才逐渐开始的，到今天为止仅仅30年左右的时间。所以，与国外(超)高层建筑的发展史相比，国内的发展史在时间跨度上较短，在发展脉络上显得不连贯，并有断层现象的存在。 直到1976年，国内建成了第一幢超过100米的超高层建筑，它就是广州的白云宾馆，楼高112米。,20世纪80年代以来，随着改革开放的不断深入，建筑业也随着发展的大浪潮呈现出了史无前例的一派景象
2、。 1985年，150多米高的深圳国贸大厦以“三天一层”的深圳速度首开大陆超高层建筑建设的浪潮;1990年，北京京广中心突破200米;1996年，深圳地王大厦以“九天四层楼”的新深圳速度将大楼拔高到384米;1998年，金茂大厦以420. 5米的高度跃居当时的世界第三和中国第一。 今天，这些记录还在被不断地被刷新着，2004年台北101大楼的建成一举以508米的高度夺得当时“世界第一高楼”的称号，而2008年上海环球金融中心也以492米的高度夺得中国内陆“第一高楼”的称号。目前在建的上海中心高度为632m，建成后将成为中国第一高楼。,二、目前世界高层著名建筑简介,（1）哈利法塔（迪拜塔） 【动
3、土时间】 2004年9月21日 【封顶时间】 2009年10月 【使用时间】 2010年1月4日 【建筑高度】 总高度： 828米（2,684英尺） 【建筑用途】 综合 【建筑层数】 162层 【结构形式】 钢筋混凝土结构 【抗震能力】 6.3级地震 【建筑造价】 105亿（RMB） 【占地面积】 34.4公顷 【设计单位】 SOM-阿德里安史密斯 【建筑温差】 底层-顶层： -10 【开发单位】 伊玛尔地产 【施工单位】 中国南通六建、韩国三星工程、 BESIX、 Arabtec,(2)台北101 台北101（Taipei 101）， 在规划阶段初期原名台北国际金融中心，地上101层， 极点
4、高度508米，是目前世界第二高楼（2010年）。 位于台湾台北市，由建筑师李祖原设计，KTRT团队建造。 工程结构为了因应高空强风及台风吹拂造成的摇晃 大楼内设置了“调谐质块阻尼器”（tuned mass damper， 又称“调质阻尼器”），是在88至92楼挂置一个重达 660公吨的巨大钢球，利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。,（3）上海环球金融中心 【开工日期】 ：1997年年初；2003年2月工程复工。 【竣工日期】 ： 2008年8月29日。 【占地面积】 ： 14,400 m2 。 【建筑面积】 ： 381,600 m2 。 【建筑层数】 ： 地上101层、地下3层 。 【建筑高度】
5、： 492米 。 【结构形式】 ： 钢筋混凝土结构（SRC结构）、 钢结构（S结构）。 【建筑造价】 ： 1050亿日元。 【投资单位】 ： 森海外株式会社 （Forest Overseas Co., Ltd.） 。 【建筑设计】 ： KPF建筑师事务所 。 【结构设计】 ： 籁思理罗伯逊联合股份有限公司(LERA) 。,（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
6、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
7、州珠江新城西塔,+,=,广州珠江新城西塔,办公标准层平面,广州珠江新城西塔,酒店客房标准层平面,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（包括风荷载和地震作用）产生的倾覆力矩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，
8、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：、竖向构件以一定角度相交的斜柱；、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
9、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13.6334.09，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
10、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； 核心筒内墙厚： 500mm。,1
11、.2、楼盖结构体系 首层以下及核心筒内采用钢筋混凝土梁板，板厚130200mm。内外筒之间采用钢混凝土组合楼盖，梁跨度约815m，工字钢梁高一般为450mm，跨度较大处加高至600mm；办公楼层板厚一般为110mm，酒店楼层板厚一般为130mm，板跨度较大处局部加厚。,1.3、基础 主塔楼位置基础底板已到达中微风化泥质粉砂岩层。考虑到部分柱位下岩石裂隙较发育，采用人工挖孔桩（墩）基础，持力层均为微风化粉砂岩或砾岩，设计要求岩样天然湿度单轴抗压强度不小于13MPa。桩径32004800mm，桩长约613m。单桩竖向承载力特征值为110000kN247000kN。部分桩有抗拔要求，单桩抗拔承载力特
12、征值为5000kN15000kN。 主塔楼位置基础底板厚2.5m。,1.4、主要结构用料 钢材： Q345B除节点外的外筒钢管混凝土斜柱，楼盖钢梁及其他钢结构构件 Q345GJC节点部分的钢管、椭圆拉板及加强环板 1860级高强低松弛钢绞线节点层体外预应力索,1.4、主要结构用料 混凝土： C50桩及基础底板 C80C50核心筒及剪力墙 C70C60外筒钢管混凝土斜柱 C90C60外筒钢管混凝土斜柱节点 C40C35楼板,上海中心,上海中心,上海中心,上海中心,深圳平安金融中心,深圳平安金融中心,上海环球金融中心,上海环球金融中心,深圳京基金融中心,南京河西苏宁广场,武汉中心,武汉中心,武汉中
13、心,三、超高层建筑结构总结,从以上著名实例可见，超高层建筑结构体系具有明显的特点：高度高、刚度大、荷载重，外观美。具体表现在 1）框架-筒体结构、筒中筒结构和成束筒结构以及混合结构、巨型框架-核心筒-加强桁架、巨型框架-核心筒-巨型斜撑-伸臂桁架成为主要的结构体系。 2）巨型柱为主要承重结构，巨型柱的荷载极重，超过万吨。,3)塔楼标准层平面结构均为钢结构以减轻结构自重. 4)结构风荷载受力复杂，风荷载在整体荷载作用效应中比例很大。故多采用塔形，既美观，又减小风力。 5)基础平面一般为矩形，方形和三角形，巨型柱布置对称，有利于抗风抗震，受力均匀。,因此，在选择结构体系时各专业应密切配合，综合考虑超高层建筑结构设计的四个控制因素：竖向荷载、水平荷载、地基基础和业主要求，方能选择一个结构先进外形美观、方便施工。既安全有经济的方案。,Thank You !,
