超高、超长建筑结构设计若干关键技术

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1、45超高、超长建筑结构设计若干关键技术转自网络--原作者：傅学怡中建国际顾问有限公司总工程师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：中钢国际广场中钢国际广场将近40万平米，主楼84层，358米，主要特点是在下部1/2高度以

2、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，底下的厚度是1.15米，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

3、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

4、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，周期大概是5.9秒，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

5、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，当我们把角部斜柱的截面加大，转移的就更多，这就是死循环，很难进行设计。在这种情况下我们就想到了一个措施，能否采取施工措施，把50%以上的结构自重产生的应力不让它转移，来改善六边形网筒结构关键部位构件的承载性能，因为它这部分受的力小了，应力降低

6、了，就为这部分斜柱抵抗中震、大震、风荷载时承受倾覆弯矩留了余地。我们采取两条措施：第一条措施是跟角部斜柱相连的最后一道楼面水平梁，我们把它两端后接，切断重力荷载传递到角部区的途径；第二条措施是因为上部如果不用措施，上部交叉网筒，因为一部分截面大于另一部分，刚度也是一大一小，力还是要角部转移，我们在过渡区顶部的8根柱子采用后接，把交叉网筒上部40层的重力荷载变到中部去，这两条施工措施有点类似伸臂覆杆后桩措施一样。对应这个施工措施，我们必须要进行非常慎重的计算分析，第一个分析就是分析它的变形，第二个分析是施工措施对应的施工阶段的结构稳定性和承载力。我们分析它的变形，可以看到随着下面往上走，竖向

7、位移在增大，最大可达6公分左右，因为你切断了，角部斜柱受的力很小，中部就要往下沉，我们指的位移差是指角部斜柱和中部斜柱后装两点之间的位移差。根据这个位移差，根据它的竖向位移和水平位移，我们要设计特殊的连接节点，这个钢梁我们是切断，所谓切断并不是施工阶段不装，还是装的，只是我们留出间隙螺栓和间隙，通过间隙螺栓和间隙适应变形，然后等到主体结构封顶再进行连接。这是我们进行的变形分析以后的节点的变形分析，算出间隙螺栓的孔的直径，