超高層建筑結(jié)構(gòu)案例天津高銀大廈

天津高銀117大廈建筑高597m，為我國單體面積最大的民用建筑。近日，天津高銀117大廈第三道桁架層最后一段巨型桁架上弦3SHJ-11吊裝就位，標志著天津高銀117大廈第三道即首道雙層桁架順利合龍。本文將介紹天津高銀117大廈結(jié)構(gòu)體系和基礎(chǔ)設(shè)計中的重點問題。本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計單位為奧雅納工程顧問和華東建筑設(shè)計院有限公司。奧雅納工程顧問完成結(jié)構(gòu)方案和初步設(shè)計及結(jié)構(gòu)超限審查，容柏生事務所作為項目結(jié)構(gòu)顧問并同時負責第三方彈塑性時程分析。（本工程已于2010年10月通過了全國及天津市超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會的聯(lián)合審查）單體面積最大民用建筑-高597m天津117大廈結(jié)構(gòu)設(shè)計超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計案例分析

高銀117大廈位于天津市高新區(qū)地塊發(fā)展項目之中央商務區(qū)，為一幢寫字樓為主附有酒店及相關(guān)設(shè)施的大型超高層建筑，總建筑面積約37萬m2，建筑高度約為597m（至頂部停機坪），地上117層。塔樓平面為正方形，外形隨高度變化，各層周邊建筑輪廓隨著斜外立面逐漸變小，塔樓首層建筑平面尺寸約65m×65m（幕墻邊），漸變至頂層時平面尺寸約45m×45m。中央混凝土核心筒為矩形，平面尺寸約37m×37m，主要用作高速電梯、設(shè)備用房和服務用房。1.工程概況結(jié)構(gòu)典型平面布置圖結(jié)合工程經(jīng)濟性充分發(fā)揮鋼與混凝土兩種材料的優(yōu)勢，對于外框筒依次考慮了密柱結(jié)構(gòu)（含伸臂桁架和腰桁架加強層）、巨型框架和密柱（人字支撐或菱形撐）、巨型框架（含轉(zhuǎn)換桁架和支撐）結(jié)構(gòu)，最終采用的多重結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。如下圖所示，分別由鋼筋混凝土核心筒、帶有巨型支撐筒、巨型框架構(gòu)成的周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)成了多道設(shè)防的結(jié)構(gòu)體系，提供了強大的側(cè)向剛度，共同抵抗水平地震及風荷載。2.

結(jié)構(gòu)體系布置與構(gòu)件設(shè)計

結(jié)構(gòu)體系三維示意圖2.

結(jié)構(gòu)體系布置與構(gòu)件設(shè)計

多重抗側(cè)力體系示意圖由于建筑方面弱化交叉支撐的視覺效果要求，避免斜支撐及邊梁柱相互交叉導致的傳力路徑不清晰，設(shè)計中采取了將斜撐與周邊次框架在平面上錯開的方案，兩者相對獨立。2.

結(jié)構(gòu)體系布置與構(gòu)件設(shè)計

巨型框架與巨型支撐連接空間示意圖巨型柱位于建筑物平面四角并貫通至結(jié)構(gòu)頂部，在各區(qū)段分別與水平桿、轉(zhuǎn)換桁架及巨型斜撐連接。其平面輪廓結(jié)合建筑及結(jié)構(gòu)構(gòu)造連接要求，呈六邊菱形，底部截面約為45m2，沿高度并配合建筑要求分多段內(nèi)收，外側(cè)平齊，頂部樓層約為5.4m2。2.

結(jié)構(gòu)體系布置與構(gòu)件設(shè)計

底部典型樓層45m2巨型角柱截面構(gòu)造示意3.濤1樓層野剪力鼓和剪瞇重比小震憤和風舟荷載目作用后下底送部剪叛力如鄙下圖沸所示邁。地盯震作頸用為物本工竿程的呀主控碗荷載念，由紫于加推速度辯反應磚譜在抓長周輔期段屈下降遭較多習，計材算剪駁力無惱法滿糞足剪央重比石的要梳求，室結(jié)構(gòu)微位移她和地罰震內(nèi)防力均竭需相蘭應調(diào)艷整。3.整體帽性能購彈性設(shè)分析汁結(jié)果樓層碼剪力預和小日震剪崇重比剝分布艷圖3.嘗2小震畜彈性朽時程償分析小震聽分析沖采用腥了七所組強押震加畝速度框記錄輕作為饒動力套時程爪分析愛的地慘震波腥輸入可，下斗圖是坡小震選彈性養(yǎng)時程恭對應釀地震膚影響府系數(shù)原曲線灑與規(guī)瞎范對煙比。綱在波前形的汽選擇延上，敘除有書效峰始值、位持續(xù)鳳時間河、頻華譜特假性等血方面丟的要恩求外貞，還砌要滿弄足底兔部剪使力及樸高階脅振型屈方面慌的相金關(guān)要蹈求。3.整體縣性能勞彈性使分析嘆結(jié)果小震軟彈性扛時程通對應鏟地震延影響環(huán)系數(shù)崗曲線通與規(guī)植范對坐比整體漲性能引評估遺從彈造塑性巖層間興位移子角、旨剪重尖比、屠結(jié)構(gòu)亦頂部滾位移悉和底巨部剪僑力時港程曲獄線、氏塑性鏟發(fā)展峰過程拔及塑蹈性發(fā)閥展的或區(qū)域弱來評怕估。竟構(gòu)件屠評估卸從構(gòu)救件塑瞧性變危形與復塑性侮變形置限制室值的換大小描關(guān)系舍，關(guān)職鍵部韻位的鑒關(guān)鍵勉構(gòu)件礦塑性史變形凳情況陪來對崗結(jié)構(gòu)持進行蹦評估育。7條時鴨程波負在彈識塑性叛動力溉分析碰中，沾結(jié)構(gòu)擇整體搬指標鞠均滿以足規(guī)露范1/疫10忘0的要記求。4.罕遇流地震策彈塑掘性時繁程分牛析罕遇拿地震傷彈塑粉性動緞力時南程分故析結(jié)宵構(gòu)整波體層形間位恒移角塔樓釋共設(shè)額四層仔地下絲式室。東巨型泄支撐叮延伸鏡至地喘下層1，其時余抗堤側(cè)力蟻結(jié)構(gòu)遞從上丘部延逮伸至融地下燦室并階支承紫于基惰礎(chǔ)筏竹板。堡由于史上部學結(jié)構(gòu)鞭重力岸荷載畫大，鈴基礎(chǔ)鋒滿堂感布樁死時基脈礎(chǔ)筏爬板已移超出睬塔樓剖范圍鹿?；叩A(chǔ)筏動板為湖正方路形，租邊長86甜.2絞m，厚均度6.輔5m（初衣步設(shè)涼計7.艱5m）。籮地下概室外趟墻采膊用地悅下連勸續(xù)墻瘋，“批兩墻虜合一柏”兼計做基管坑圍此護和攔永久溜使用每階段沙的外騎墻。B1層以辦下高蕩度在延巨柱謀與核駱心筒著剪力逮墻之才間布殖置翼堆墻，估使上殺部傳柜遞下兇來的膽荷載耕更加押均勻眨地擴魚散至腥筏板薯和樁伯基，平同時遍增強帽筏板朽的抗千沖切脾承載倍力。啞計算芹分析宇表明邁，翼巧墻承漢擔了唯巨柱30久%的豎無向荷成載。5.基礎(chǔ)乘布置基礎(chǔ)能筏板攜平面根據(jù)館規(guī)范牽要求注，當設(shè)采用宅樁基虎礎(chǔ)時唱，高墊層建題筑基拌礎(chǔ)埋均深一食般不揪小于議結(jié)構(gòu)陡高度訴的1/射18。實怖際上姨，規(guī)衛(wèi)范的匹要求膨是一覆個經(jīng)像驗值仍，只向要滿添足地每基承葛載力亞、穩(wěn)忙定性梳要求壯以及脫塔樓懂的整奧體抗必傾覆輝（基盤底底檔面反呼力不姥出現(xiàn)洽零應妥力區(qū)扇）以夸及抗哥滑移此要求超，埋染深要雄求可無適當輸放松裳。部籠分已吵建成椅的國胸內(nèi)外甘超高列層建傷筑的筍基礎(chǔ)疼埋深死也反咸映了仗這一啞趨勢囑。6.基礎(chǔ)群埋深部分渴超高越層建曾筑基忽礎(chǔ)埋災深句表1工程名稱結(jié)構(gòu)高度/m基礎(chǔ)埋深/m結(jié)構(gòu)高度/基礎(chǔ)埋深上海環(huán)球金融中心49221.3523.0天津高銀117大廈587.525.8522.7廣州西塔4322021.6臺北10144822.320.1香港環(huán)球貿(mào)易廣場48425.519.0上海中心58031.418.4迪拜塔8281555.2希爾斯大廈44213.732.2從設(shè)拳計、輸審批徒、施幻玉工可炊行性裁以及各經(jīng)濟粥性等碧幾個席方面籠綜合滅考慮選，決史定采仗用灌該注樁接方案講。塔肅樓上渡部結(jié)數(shù)構(gòu)荷榮載分秩布不冶均，礙核心找筒區(qū)懸域和4根巨味柱豎幟向荷魔載較奔大。閱在水趟平罕兆遇地痕震作講用下騎，邊猴樁出折現(xiàn)拉巡壽力。匯基于見土與爛基礎(chǔ)干共同巡壽作用凳的樁荒頂反減力分莊析結(jié)政果，分工程危樁采怪用三拋種不卵同縱寬筋配倒置的片樁型醒，有疫效樁逆長均藍為76德.5吐m，詳各見下估表。7.樁型控選擇工程灶樁樁麥型頌表2樁型樁數(shù)量配筋（HRB400）承載力特征值/kN127724T4016500246818T4015000319612T4013000采用《建筑還樁基災技術(shù)城規(guī)范》（JG鴉J鋸94扭-2論00焦8）的何等效寨實體港深基雞礎(chǔ)法疲對樁瞎基沉澡降進偶行估忠算，污考慮安沉降雞經(jīng)驗洋系數(shù)謀后，淹豎向鐵荷載伸長期迎效應驅(qū)組合露下基被礎(chǔ)的棗最大掏沉降初量約羽為16思0m刃m。為缺研究顏上部植結(jié)構(gòu)引對筏晉板變聲形和哈內(nèi)力俊的影劣響，詢建立暑了3個有伏限元姐模型有，如鋒下圖注所示瞇。從蜜計算婦分析門結(jié)果之來看芹，3個模泄型的載筏板捏最大朱沉降桃值分胖別為16柿2，13懲2和12桿9m址m，最軟小沉頂降值袋分別捎為41，82和84庫mm。模栽型1的最援大沉括降值備以及陡沉降爪差（僑不均仍勻沉換降）曉是3個模薪型中太最大撒的，況模型2和模增型3的筏酒板沉臺降曲柴線分農(nóng)布和同最大華沉降脈值差勉異較番小。8.基礎(chǔ)件筏板枕內(nèi)力假分析不同軋模型泊的筏渠板應顛力圖塔樓漫巨柱分承擔領(lǐng)了近50具%的上付部結(jié)倍構(gòu)豎道向荷走載。僑在水柴平地第震作奸用下偏，由黎巨柱幣和支維撐組漢成的省外筒垃承擔需的底售層剪晴力占派基底仇總剪兼力的65醉%，底丈層傾栽覆力委矩占惠基底繁總傾披覆力辯矩的80俊%。典主型巨演柱在攝各荷尤載工道況下籠的軸勒力分篇布如肉圖所歪示。9.巨柱口柱腳潤構(gòu)造巨柱摟軸力窮分布巨柱暈是主猾體結(jié)誦構(gòu)體屠系的餐關(guān)鍵兄構(gòu)件烈之一茫，因百此巨炎柱的販柱腳英構(gòu)造胳設(shè)計靈尤為態(tài)重要擇。巨秘柱柱倍腳的追設(shè)計惰目標熱同巨埋柱，且即中娘震彈席性和彈大震挨不屈封服。畏根據(jù)初荷載暮組合諷分析傍，只敲有大輔震不鋪屈服拜工況燃柱腳揮出現(xiàn)桑拉力降，最糠大拉勇