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林树枝:高层建筑结构的设计难度分析

来源:中国幕墙网收集整理  作者:林树枝  日期:2018-7-9
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  随着城市的发展,原有城市建筑特点无法满足人口聚集的需要,所以城市建筑向空间、纵向发展已成为必然。高层建筑的发展已有100多年的历史,其根本原因主要有:经济发展、城市人口密集、土地资源减少、科技进步等。随着钢结构技术的发展和多种高性能建筑材料的产生,对于高层建筑的要求已不仅限于满足使用,建筑形式和审美要求也越来越重要。

  本篇文章内容由[中国幕墙网]编辑部整理发布:

  案例十七:万科金域华府

  屈曲约束支撑

  在受拉与受压时均能 达到屈服而不发生屈 曲失稳的轴力构件。

  小震下主要控制指标对比

  在多遇地震作用下,采用屈曲约束支撑减震结构的Y方向最大层间位 移角较原结构方案减小了14%,满足规范的层间位移角1/750的限值要 求,其他各项指标也均能够满足现行规范的控制要求。

  案例十八:杏林湾商务营运中心

  型钢-砼框架-核心筒结构

  地下3层,地上50层,高度超限,总高度250m。

  1、 劲性混凝土柱+钢管混凝土柱。

  2、深井灌注桩。

  案例十九:厦门火车北站

厦门火车北站——整体鸟瞰图

厦门火车北站

  案例二十:厦门海峡明珠大厦

  1、地上50层,总高度232m。

  2、内部钢筋混凝土核心筒。

  3、外围钢管混凝土框架柱与 钢梁组成的框架。

  4、伸臂桁架,建筑16、32层,每个加强层X、Y向分别设置四道伸臂,伸臂采用高度等于层高的桁架连接核心筒和外围框架柱。

  5、顶部采用钢管混凝土斜柱来实现建筑要求的外立面倾斜。

  效果图

斜柱结构选型

厦门海峡明珠大厦主塔结构

  案例二十一:厦门帝景苑

  厦门首个超高层住宅项目,5 幢62层,258米高,全钢结构精品住宅。

效果图

  结构体系及基础形式

  钢框架+钢支撑+钢板剪力墙(约束屈曲支撑、阻尼器)

  矩形钢管柱最大尺寸 2500*2500

  钢管柱最大钢板厚度 80mm

  灌芯混凝土强度 C70~C50

  钢板厚度小于35mm时Q235B、Q345B

  钢板厚度大于35mm时 Q345GJ、Q390GJ

  基础形式: 大直径深井灌注桩、桩端持力层为中风化花岗岩

  最大桩径4.50米 最大桩长50.0米 平均桩长30.0米

  钢筋混凝土剪力墙结构户型与钢结构户型结构面积比较

  经过比较,钢筋混凝土剪力墙结构户型的户内竖向构件面积明显高于钢结构户型,两者相差约户型面积的14%。这就意味着客户每买100㎡的钢结构户型,就会多得到14㎡,扣除25%的公摊后也可多的10.50㎡。

  案例二十二:特房波特曼大厦

  由两座主楼组成,均为48层,高度220m,地下室共三层,采用钢管混凝土柱框架-筒体结构。各拟建物对差异沉降敏感,建筑结构安全等级为二级,地基基础设计等级为甲级。

  效果图

场地风化槽断面示意图

  地基基础优化

  • 原设计:持力层中微风化岩。冲钻孔(词条“钻孔”由行业大百科提供)桩,桩径1200,桩长约90米。

  • 问题1、施工难度大,浇捣困难。

  • 问题2、桩身混凝土难密实。

  • 问题3、桩太长,垂直度难控制。

  • 问题4、造价太高。

  方案一 (桩端持力层为碎裂状强风化岩)

  冲钻孔灌注桩桩-筏-土协同作用计算分析:

  土体地基承载力修正后为 fa=458.73kpa, 单桩持力层为(碎裂状)强风化。

  桩混凝 土强度等级为C40,框架柱下桩长为57.0米 ~64.0米,采用每柱下3桩,共60根;核心筒下桩长为60.0米~75.0米,梅花型布置, 共94根,单桩竖向承载力特征值12000KN。 核心筒下筏板(词条“筏板”由行业大百科提供)厚为4.5米,其余板厚为3.0 米,考虑水浮力的有利影响时,取其水浮 力为75 KPa,土体弹簧刚度取为6.0MPa。

  方案二 (桩端持力层为散体状强风化岩)

  冲钻孔灌注桩桩-筏-土协同作用计算分析:

  土体地基承载力修正后为 fa=458.73kpa,单 桩持力层为(散体状)强风化。

  桩混凝土强度等级为C40,框架柱下桩长为43.0米 ~50.0米,采用每柱下3桩,共60根;框架柱下单桩竖向承载力特征值8200KN.核心筒下 桩长为53.0米~64.0米,梅花型布置,共94 根。

  核心筒下单桩竖向承载力特征值 11000KN。核心筒下筏板厚为4.5米,其余板 厚为3.0米,考虑水浮力的有利影响时,取 其水浮力为75 KPa,土体弹簧刚度取为 4.0MPa。

  桩平面布置同方案一。

  方案对比

  方案一 :桩长为61~75m,比较长,施工较为困难,但是整个桩反力呈内大外小,整个沉降变形减少,整个承台的弯矩和核心筒冲切力减小。

  桩所承担总荷载的73.46%,水承载总荷载的8.98%,土体所承担总荷载的17.56%。

  方案二 :桩长为43~64m,有所减少,但是整个桩反力呈内小外大,整个沉降变形加大,整个承台的弯矩和核心筒冲切力增大。

  桩所承担总荷载的59.63%,水承载总荷载的 8.98%,土体所承担总荷载的31.4%。

  案例二十三:厦门高崎国际机场T4航站楼

厦门高崎国际机场T4航站楼

  问题:风荷载取值出现较大偏差。主楼锥形圆钢柱,原设计断面 Ф2100~800×40,经优化后,设计断面减为Ф1800~800×40。断面积 减少约30%。

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