[工程案例] 钢板剪力墙结构的世界第一高楼

《[工程案例] 钢板剪力墙结构的世界第一高楼》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、津塔：中国钢结构建筑体系样本:T:?+Q#r!d8V//i■马琳2011-5-2;W2n&X"d6Y']9y#F'a扬帆启航的津塔（天津环球金融中心）不仅是天津新城市地标建筑，也是钢板剪力墙结构的世界第一高楼，这在世界超高层建筑史上尚属首例。4F2A+N,X%W0p1H!l2r6@6l2`1O1b然而，明艳的光环背后往往是艰辛的探索。当上海华东建筑设计研究院接到津塔的设计标的时，也接受了一项挑战。“这并不是一个简单的建筑设计方案，而是一次突破。”上海华东建筑设计研究院工程师黄良说。%B4~(B:]:

2、,g突破在于两点：一是在国内没有钢板剪力

3、墙结构的建筑规范情况下设计和应用这个体系；二是用该体系打造超高层建筑。3d!k!g,k(l0z3{/X#^!P5~,k&x+y8V3

4、:P.I'E-^墙厚至少减薄1米承载力提高30%津塔是一座典型的纯钢结构超高层建筑，高336.9米，用钢量为6.5万吨，从地下4层至地上53层均采用核心筒钢板剪力墙体系。+p.T.X'V1b+`&K钢板剪力墙结构是20世纪70年代发展起来的一种新型抗侧力结构体系。钢板剪力墙单元由内嵌钢板和竖向边缘构件(柱或竖向加劲肋)、水平边缘构件(梁或水平加劲肋)构成。当钢板沿结构某跨自上而下连续布置时，即形成钢板剪力墙体系

5、。钢板剪力墙作为新型抗侧力构件，具有较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性性能、稳定的滞回特性等。,6S%T1X(d9f0B到目前为止，世界上采用钢板剪力墙作为抗侧力结构的建筑已达数十幢，主要分布于北美和日本等高烈度地震区。我国在《高层民用建筑钢结构技术规程》中，明确了钢板剪力墙的计算准则和方法，其设计角度是从避免钢板发生屈曲破坏切入的，即以弹性屈曲强度作为钢板剪力墙的设计极限状态，没有利用钢板弹性局部屈曲后强度，通常称之为厚钢板剪力墙。而厚钢板剪力墙用钢量大成本较高，发展受到一定限制。#_;jH'b;W$`1U4Q&l!C,u&]7c

6、'l0G津塔整体建筑为筒中筒结构形式，由内侧核心筒与外筒组成，核心筒开间较大，钢板剪力墙的宽厚比也较大，采用厚钢板剪力墙理念进行设计，成本将大幅度上升。因此，津塔办公楼采用的是目前国际上比较流行的钢板剪力墙设计理念。/^V8W0]4b,e{%H钢板剪力墙结构具有几个突出特点，首先是可提高建筑的承载力，大约可提高30%，有效地降低了楼体的自重，抗震性能好；其次是钢板剪力墙不用承受竖向重力荷载，与混凝土剪力墙相比，在核心筒和外框筒间能为大楼省出更大的使用空间；再次是最高可承受30.5米/秒的风压和相当于2500年一遇的罕遇地震烈度。“如果采用混凝

7、土剪力墙，墙厚将达到1.3米~1.5米；钢板剪力墙体系为0.3米，增加了建筑使用面积。建设时间也比常规的节省了一半。”黄良说。正是有了努力与突破，上海华东设计院在钢板剪力墙体系方面，已经申请了4个发明专利。,c%s*c8G!z2u(HPDFcreatedwithpdfFactorytrialversionwww.pdffactory.com单体构建重达48.5吨.{4_9P-q+g工程进度两天一层“其实，作为抗力体系，这一体系很少在国内高层建筑中应用，多是实验性项目，原因是其没有建筑规范。”黄良表示，国外比如日本的建筑应用到最高也只有200多

8、米，而津塔是336.9米。为了使建筑安全可靠，上海华东设计院参照了美国以及欧洲的标准规范，对各个技术环节进行了反复比对。“这种体系在国内是首创，不是简单照搬国外的设计，还需要满足国内的相关要求与条件。”黄良指出。这种条件首指国内的施工条件：津塔的柱、梁、薄型钢板剪力墙、外部装饰件、钢楼梯等钢构件多达2.7万余件。其中，钢柱直径一般为1.6~1.7米，约20~30吨，最重的则达60吨，最重的单体构建（核心筒立柱）达48.5吨；桁架斜撑板厚为60~90毫米；标准层钢板剪力墙高3.6米，宽3.3~7米，也就是说，单片标准层钢板剪力墙的焊缝长度将达2

9、0.8米。如此“大块头”的钢构件，无论是加工、运输，还是安装、焊接都需要很高的技术。/A%~!v/d"].t&E此外，钢板剪力墙与核心筒柱连接方式为安装螺栓+焊接，单块单侧安装螺栓为30颗，要求施工测量精度高，最厚钢板为100毫米，比其他钢构件的焊接难度都大。一些建筑也有用钢板剪力墙体系的，但大部分都是栓结完之后直接外包混凝土。像津塔写字楼这样的钢板剪力墙，无论是其连接方式，还是其高度，在国际超高层建筑上都是首例。"^:W)s%g!q/Y!^;C:h'a为了解决这些难题，津塔采用桩筏基础，结构形式为钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外

10、伸钢臂抗侧力体系，也称作“筒中筒结构形式”，“筒”其实也就是一根根直径在1.6~1.7米之间的钢管，地下57根，地上53根，分核心筒与外框筒两种。考虑到加工运输及施