本文作者林芝芝博士简介:
林芝芝博士 厦门市建设局巡视员、副局长、教授级高级工程师
演讲题目《高层建筑结构抗风设计》
林芝芝博士简介:
中国城市科学研究会理事、中国建筑节能协会常务理事、中国绿色建筑与节能委员会委员、国家特大型高层建筑抗震评审专家委员会委员、国家绿色建筑评价标识专家委员会。多年来,服务于国内外学术界。他在期刊上发表了 100 多篇论文和 5 本书。曾获国家教委科学技术进步奖二等奖、国家测绘科学技术进步奖二等奖、国家华夏科学技术奖三等奖、福建省青年科技奖奖等多项奖项。作为国家特大型高层建筑抗震审查专家,参加过全国80余座超高层建筑抗震审查。
文本:
随着城市的发展,城市建筑原有的特征已经不能满足人口聚集的需要,城市建筑向空间、纵向发展成为必然。高层建筑的发展已有100多年的历史。根本原因是:经济发展、城市人口密集、土地资源减少、科学技术进步等。随着钢结构技术的发展和各种高性能建筑材料的出现,对高层建筑的要求建筑不再局限于满足用途,建筑形式和审美要求也变得越来越重要。
统计显示,厦门目前建成的最高建筑包括:
1.厦门国际中心61层339米
2、世茂海峡B座67层300米
3、世茂海峡大厦A座59层300米
4、杏林湾运营中心12号楼56层261.9米
5、帝景园62层,258米
6.海峡明珠广场50层232米
7、建发国际大厦49层219.55米
8、特方波特曼大厦48层,215米
9、会展国际商务楼48层215米
10、监管楼49层212.65米
11.鹿城广场59层197米
12、云顶至尊二期1-2号楼49层,195.77米
13、云顶至尊二期3号楼49层,195.77米
14、财富中心43层192.45米
15.元昌凯宾斯基酒店47层185.2米
16、中航紫金广场41层181.7米
17、星海湾和谐世界1号楼45层181.4米
18、万科湖中心岛五期 180米
19、一中花园1号楼50层,177.85米
20.中国建设银行大厦43层176.68米
21.机场大楼45层169.3米
22. 中民大厦44层168.1米
23、国贸大厦45层,168米
24、世茂湖滨资本B2-3 52层160米
25. 世茂湖滨资本C-1 52层160米
26. 世茂湖滨资本C-2 52层160米
27、世茂湖滨资本D2-2 52层160米
28、东海火炬科技园1号楼34层159米
29、东海火炬科技园6号楼34层159米
30.银居香地38层158米
31.闽南大厦39层151.2米
32.当代天境42层149.95米
33、观音山创业区11号楼35层,149.85米
34、国际银行大厦37层钢结构连廊滑动支座,145.2米
35.国际广场44层144.69米
36、禹州世贸国际大厦B座43层143米
37、海港大厦33层,139.8米
38.银行中心35层139.66米
本文基于对高层建筑结构设计的一些思考,主要针对一些设计难点进行案例分析。
案例一:厦门国际银行大厦
建筑设计要求300度全景海景,核心筒北移。该结构扭转变形较大,为不规则平面扭转结构。
优化时,圆柱体北侧被削弱,壁厚为Ø250,圆柱体南侧最厚部分为Ø600。
平面图
真实图片
案例2:厦门福隆大厦
采用混凝土钢管柱,提高外框架的抗震承载能力和延性。
钢管混凝土柱延伸至屋顶,提高Ø结构的整体抗震性能。所用钢管混凝土柱直径为1300mm~1000mm,钢板壁厚为25~20mm。
钢管混凝土柱与混凝土梁的连接方法示意图(圈梁与圈牛腿梁柱的连接)
效果图
采用混凝土钢管柱,提高外框架的抗震承载能力和延性。钢管混凝土柱延伸至屋顶,提高结构的整体抗震性能。
采用刚性混凝土柱作为跨层柱
为了提高二至四楼板大洞口处穿层柱的刚度和延性,提高结构的抗震性能,根据中震弹性和采取了有针对性的抗震措施。
穿层柱抗震等级提高一级。根据一级控制,轴压比控制为不大于0.7。
穿层柱内安装双向工字钢框架。根据《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001),含钢量大致控制在4%左右;箍筋按照柱全长密集排列。
效果图
案例3:厦门禹洲国际酒店
效果图
两塔相距25米,跨度较大。廊道结构采用空间钢桁架形式;钢桁架走廊固定连接于1#塔的一侧; 1#塔承受走廊竖向荷载、水平地震荷载和水平风。加载;钢桁架连廊在3#塔一侧有滑动支座(即弱连接),3#楼仅承受连廊竖向荷载; 3#楼顶设置滑动支座的目的是为了将3#楼打开,以约束走廊的水平方向。
因此,1号塔和3号塔的地震响应没有相关性,避免了1号塔和3号塔在水平力作用下对3层的冲击,也避免了1号塔和3号塔不同步位移的影响避免在走廊上。
钢结构布置图
案例四:厦门东方时代广场空中花园
悬挑长度达到12米,作为空中绿化和休闲活动的场所,荷载较大。
剖面图
海拔
案例五:厦门国际海岸
连接体及与连接体相连的结构件的抗震等级在连接部位及其上下层提高一级。
连接件连接的框架柱在连接件及其上下层的整个高度范围内均设有密集的箍筋。
连接楼板厚度为150mm。结构计算模型中考虑楼板弹性变形(采用弹性板),双层双向配筋率不小于0.3%。
连接结构的框架梁按剪力和中震弹性、弯曲和中震不屈服要求进行设计。
与连接件连接的框架柱的横截面设计基于中等地震弹性。
效果图
案例6:厦门融信欢乐海岸
效果图
平步退去
平面图
案例7:厦门中航紫金广场
A、B塔均为办公楼,地上共41层,屋顶高度180.7m,采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。
效果图
酒店地上共21层,屋顶高度78.9m,采用钢筋混凝土框架核心筒体系。
B座与酒店及其商业裙楼相隔三部分。
B塔16层至18层通过走廊与酒店相连。走廊采用可旋转和滑动的支撑。整体计算时,将对B塔及酒店相关部分产生荷载。
廊道结构分析
B塔通过酒店15至17层的走廊与酒店相连。连廊跨度约26~33m,连廊总高度10.5m。
走廊与酒店16层相连作为行政酒廊,走廊顶部与酒店18层的小屋顶相连作为屋顶花园。
廊道结构分析
走廊采用钢桁架结构,桁架高度5.5m,位于酒店16至17层。桁架下层采用钢结构悬挂系统。
走廊钢结构沿走廊方向采用桁架形式,B塔及酒店附近垂直走廊方向采用人字形支撑。
桁架与酒店的连接方案采用沿桁架方向滑动连接、桁架垂直方向铰接连接、旋转滑动支撑。
桁架与B塔的连接方案沿桁架方向采用滑动连接+纵向粘滞阻尼器,桁架垂直方向采用铰接连接,并采用旋转滑动轴承。
廊道结构分析
案例八:厦门明丰中心
参考国内现有工程实例,本工程的连体结构是可行的。
考虑到跨度不大(净跨为17米),为了更好地满足建筑的使用功能,采用“横梁板”强连接方式。
案例9:厦门佰翔五通酒店
地下1层,±0.00=6.40m,楼层标高-5.70m。
地上22层,其中裙楼3层,塔楼4层以上。三楼和四楼之间有一个技术夹层。高于地面的裙房部分设有伸缩缝和抗震缝,分为有塔部分和无塔部分:含塔建筑总高度99.0米(至女儿墙顶部) ),无塔部分总高22.4米(至女儿墙最高点)。
楼盖采用现浇普通钢筋混凝土梁板楼盖,大跨度钢桁架部分采用型钢梁-混凝土板组合楼盖,以减轻自重。桁架构件截面为矩形钢管,钢梁均为H型钢。
竖向构件:剪力墙厚度为400~200,连梁高度一般为700,宽度与墙厚相同;普通钢筋混凝土柱截面为1200×1200、600×800~1800、600×600等,转换柱为带芯柱,截面为1400×1400的钢筋混凝土柱。
案例10:瑞华高新技术研发中心大楼
该建筑高99.7米,设计独特,蜿蜒直上。
扭曲扭曲建筑
抗震没问题
由于整个平面的旋转,某些位置的悬挑长度非常大,可能需要检查竖向地震效应,并且还必须严格控制裂缝和挠度。例如,在下图中,底层的角落有非常大的悬挑。
结构设计与普通建筑没有太大区别。只是工作量有点重,因为已经没有“标准楼层”的概念了,每层楼的楼梁和楼板可能都要单独设计。
设计理念来自:瑞典马尔默的旋转建筑
欧洲最高的住宅摩天大楼。
该建筑高190米,共54层。它分为9个单元。每个单元共五层,每层面积约400平方米。这些单元由夹层隔开。
中央主柱串联,各单元连接时旋转角度略有差异。整个建筑从下到上旋转了90度。
建筑物外墙的厚度随着高度的增加而减小。靠近底层的外墙有2米厚,到达建筑顶部时只有40厘米厚。
案例11:厦门财富中心
•地上39层,186.50m(主屋顶)
• 总高度192m钢结构连廊滑动支座,全钢结构
• 纵横比5.4
• 一层高度为9.0m。标准层高4.2m,避难层高4.8m。
• 加强层:14、24层
• 反向方法
• 深井灌注桩