超高、超长建筑结构设计若干关键技术.doc

45超高、超长建筑结构设计若干关键技术


我给大家介绍一下最近我们做的项目中我觉得一些比较关键的技术,主要讲三个内容:
一是新高规即将颁布了,其中有一条,在做动力弹塑性分析前,必须要做施工全过程模拟,带着这样一个比较符合实际的重力荷载的工况和状态,进入弹塑性分析。我在这里讲一下施工全过程模拟与施工控制,以中钢国际广场为例。
二是重力荷载下长期变形以及长期变形的控制,以平安国际金融中心为例。
三是超长结构的温度收缩效应分析与控制,以已竣工的深圳北站为例。
案例:中钢国际广场


中钢米,主楼84层,358米,主要特点是在下部1/2高度以下采用六边形编制的窗洞构成外网筒结构,建筑师不允许里面再加柱子,针对六边形外网筒结构我们做了一些工作,下面我把结构构成的情况跟大家说一下。
我们有内筒,,到了上面变成500,现在做住宅,只要有楼梯、有电梯都是混凝土墙去封,但是超高层这么去封是不合理的,因为自重就很大了,所以我们把墙相对的集中、对称,同时受力、延性、承载力等方面都会有所改善。

内筒的构成跟国贸三期一样,采用内层钢板,但内层钢板在设计上已经有预留在钢板两翼的混凝土连接的预留孔,预留孔里要放构造、穿芯钢筋,同时钢板上要布置栓钉,栓钉按照钢板剪力墙的主应力,在主应力方向多配,应力小的部位少配。
整个结构的构成,上部是矩形钢管的菱形网格,中部是一个过渡,下部是六边形,上部菱形是酒店,每个房间的窗户正好在中间,窗户上没有构件,下部是六边形网格。
楼面环梁有两种类型,主要是根据建筑的需要,类型1要往里退,玻璃窗才能装。我们在六边形网筒上做了两件事情,第一件事情是角部斜柱,正六边形应该都是120度,这里把它放大到130多度,它跟直线的夹角改为18度,可以节省钢材,改善受力,这些都经过详细论证。第二件事是把非楼面横梁做了刚度的优化,国外没有已建工程,但有这方面的方案,六边形是六条边相等的,我们做的是不等的,这里包括两个不等,一是夹角到角部扶正,二是在六边形横梁上刚度适当弱化,六边形横梁相当于剪力墙的连梁,主要是传递水平力,不传递竖向力,因此给它适当地弱化,有利于提高整体结构的延性,同时不改变结构的受力性能。
钢梁是内外筒铰接,外筒和内筒承担的水平力和重力基本上五五开,钢梁铰接,楼板通过栓钉连接,这是模态计算的结果,,我们算下来过了6秒,在天津地区位移限制就有一点困难,早晨魏总讲到位移和周期的关系,是有一定关系的,我们做了其他的工程,也是注意这个问题。
这是主要振型,可以看到结构的扭转非常好,因为外筒的刚度大。
我想讲一下在中钢这个项目中,我们觉得比较重要,而且技术效果、经济效果比较好的创新点,对于这样一个六边形的网筒,大家都知道,在水平荷载倾覆弯矩的作用下,主要的倾覆弯矩产生的轴力都要跑到角部,因此角部的斜面刚度截面承载力要比中部增大,在这种情况下,由于六边形横梁的跨度非常小,大概是2米多。六边形结构一个基本点就是必须钢结构,就像早上讲的水立方,在这样的结构上也必须刚接,不刚接,这个结构下沉变形非常大,竖向刚度很弱。一刚接,带来的问题就是重力荷载的传力不直接,就是由于六边形角部斜柱的截面刚度大于中部,使得中部的重力荷载往角部转移,当我们把角部