1、深圳平安金金融中心心結(jié)構(gòu)方方案比較較分析報報告中建國際（深深圳）設(shè)設(shè)計顧問問有限公公司2008-12-8目錄建筑結(jié)構(gòu)體體系構(gòu)成成結(jié)構(gòu)工作性性能結(jié)構(gòu)方案的的優(yōu)缺點點結(jié)論一、建筑結(jié)結(jié)構(gòu)體系系構(gòu)成按建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的的不同，分分為推薦薦結(jié)構(gòu)方方案和結(jié)結(jié)構(gòu)概念念方案。以以下分別別對兩種種不同方方案的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)成成特點進進行分別別論述。1、推薦結(jié)結(jié)構(gòu)方案案結(jié)構(gòu)體體系構(gòu)成成1.1 外筒 外筒由四組組矩形鋼鋼管V形支撐撐、八根根矩形鋼鋼管混凝凝土角柱柱以及四四組“”型矩形形鋼管混混凝土框框架共同同形成空空間外筒筒結(jié)構(gòu)體體系，既既承受垂垂直荷載載又提供供了強大大的抗側(cè)側(cè)剛度。圖1和圖22分別給給出了外外筒結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)

2、成的的平面示示意圖和和三維示示意圖，表1給出了外筒結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸沿樓層變化。角梁矩形鋼管混凝土外框柱角梁矩形鋼管混凝土外框柱V形支撐外框梁矩形鋼管混凝土角柱圖1 外筒筒構(gòu)成平平面示意意圖(a) 矩矩形鋼管管混凝土框架(b) 矩矩形鋼管管V形支撐(c) 矩矩形鋼管管混凝土角柱(d) 外外筒結(jié)構(gòu)構(gòu)體系圖2 外筒筒構(gòu)成三三維示意意圖表1 外筒筒結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件尺寸寸沿樓層層變化層數(shù)矩形鋼管混混凝土角角柱(HBT)矩形鋼管混混凝土框架柱(hhxbxxt)框架裙梁(h1xbb1xttwxttf)V形支撐101-11171500 xx11000 x330C550600 x6600 xx25H10000 x4000

3、 x220 x225(角梁采用用9000 x9000 x550的方方形鋼管管截面)900 x9900 xx40的方形形鋼管截截面91-10001700 xx12000 x330C55081-9001800 xx14000 x335C550700 x7700 xx3071-8002000 xx15000 x440C66061-7002100 xx17000 x440C660800 x8800 xx3551-6002200 xx19000 x440C66041-5002300 xx20000 x440C77031-4002300 xx20000 x445C770900 x9900 xx4021-3

4、002400 xx20000 x445C77011-2002500 xx20000 x445C8801-102500 xx20000 x550C880900 x9900 xx50 注：HBBTC*矩形形鋼管混混凝土角角柱截面面長邊邊邊長短邊邊邊長x鋼管壁壁厚(混凝土土強度等等級)hxbxtt矩形鋼鋼管混凝凝土框架架柱截面面長邊邊邊長短邊邊邊長x鋼管壁壁厚 hh1xbb1xttwxttfH形框架架裙梁的的截面高高度截面寬寬度腹板厚厚度翼緣厚厚度1.2 內(nèi)筒 內(nèi)筒由在四四角及門門洞口設(shè)設(shè)置型鋼鋼的現(xiàn)澆澆鋼筋混混凝土剪剪力墻組組成（如如圖3）。通過在在內(nèi)筒關(guān)關(guān)鍵受力力部位設(shè)設(shè)置型鋼鋼，改善善了內(nèi)筒筒

5、的工作作性能。內(nèi)內(nèi)筒門洞洞處采用用8000mm高高的連梁梁，其跨跨高比在在L/33L/5之間，這這些跨高高比較大大的連梁梁在罕遇遇地震下下呈現(xiàn)彎彎曲破壞壞，可改改善整體體結(jié)構(gòu)的的延性性性能。增加內(nèi)筒外外側(cè)墻體體厚度，減減小內(nèi)側(cè)側(cè)墻體厚厚度即在在獲得較較大的結(jié)結(jié)構(gòu)抗側(cè)側(cè)剛度又又有效減減少結(jié)構(gòu)構(gòu)墻體占占用的使使用空間間，且隨隨著樓層層墻厚逐逐漸減小小，盡可可能為建建筑提供供更多的的有效使用用空間。外墻內(nèi)墻型鋼型鋼外墻內(nèi)墻型鋼型鋼圖3 內(nèi)筒筒平面示示意圖圖4 內(nèi)筒筒三維示示意圖表 2 內(nèi)內(nèi)筒構(gòu)件件尺寸沿沿樓層變變化層數(shù)核心筒外墻墻核心筒內(nèi)墻墻厚度(mmm)混凝土強度度等級厚度(mmm)混凝土強度度等

6、級101-11171600C80500C8091-10001600C80500C8081-9001400C70500C7071-8001400C70500C7061-7001200C70500C7051-6001100C60500C6041-500900C60500C6031-400900C60500C6021-300800C50500C5011-200800C50500C501-10600C50500C501.3 矩形鋼鋼管混凝凝土K型支撐撐伸臂桁桁架 在建筑筑的設(shè)備備層設(shè)置置三道矩矩形鋼管管混凝土土K型支撐撐桁架，連連接角柱柱與核心心筒，進進一步發(fā)發(fā)揮角柱柱與外筒筒的作用用抵抗水水平荷載載

7、，提供供更大的的抗側(cè)剛剛度。K型支撐上上下弦支支撐與內(nèi)內(nèi)筒連接接處在施施工階段段鉸接，在在使用階階段剛接接。表3給出三三道矩形形鋼管混混凝土K型支撐撐的截面面尺寸和和所在層層數(shù)，圖圖5給出了了三道矩矩形鋼管管混凝土土K型支撐撐桁架布布置三維維示意圖圖。表 3 三三道矩形形鋼管混混凝土K型支撐撐的截面面尺寸和和所在層層數(shù)所在層數(shù)矩形鋼管混混凝土截截面(hxbbxt)內(nèi)灌混凝土土強度第一道54-5551500 xx11000 x1100C80第二道86-8771500 xx8000 x1000C80第三道116-11171500 xx6000 x1000C80第二道第三道第一道第二道第三道第一道圖

8、5 三道道矩形鋼鋼管混凝凝土K型支撐撐桁架布布置三維維示意圖圖1.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)成及特特點 內(nèi)外筒由現(xiàn)現(xiàn)澆混凝凝土樓板板及8根連接接角柱與與內(nèi)筒的的剛接鋼鋼梁及連連接外框框與內(nèi)筒筒的兩端端鉸接的的樓面鋼鋼梁構(gòu)成成的有效效空間結(jié)結(jié)構(gòu)體系系，各構(gòu)構(gòu)件共同同協(xié)調(diào)工工作，承承受豎向向荷載及及水平荷荷載。其其構(gòu)成特特點如下下：核心筒與角角柱相連連的鋼梁梁剛接，外外框梁與與外框柱柱剛接；設(shè)置三道“有限剛剛度”的伸臂臂桁架；角梁采用矩矩形截面面鋼管梁梁，增加加外筒作作用；核心筒門洞洞采用8800mmm高弱弱連梁，改改善結(jié)構(gòu)構(gòu)延性。外框柱外框柱角柱核心筒V撐彎曲型內(nèi)外外筒整體體結(jié)構(gòu)體體系2、結(jié)構(gòu)概概念方案案結(jié)構(gòu)

9、體體系構(gòu)成成2.1 外筒 外筒由四組組矩形鋼鋼管V形支撐撐、八根根巨型型型鋼混凝凝土柱以以及矩形形鋼管混混凝土框框架共同同形成空空間外筒筒結(jié)構(gòu)體體系組成成。巨型型鋼混混凝土柱柱截面：底部44.5mm3.55m沿高高度變化化至頂部部為2.5m1.55m。矩矩形鋼管管混凝土土框架與與角柱采采用兩端端鉸接的的鋼梁連連接，V形支撐撐與角柱柱剛接。鋼管混凝土土外框架架柱的截截面為： VV形支撐撐截面尺尺寸為：矩形截截面鋼管管圖6 外筒筒構(gòu)成平平面示意意圖2.2 內(nèi)筒 內(nèi)筒由內(nèi)外外墻厚為為1米的鋼筋筋混凝土土剪力墻墻組成，門門洞處設(shè)設(shè)置8000mmm高的連連梁。外墻內(nèi)墻外墻內(nèi)墻圖7 內(nèi)筒筒平面示示意圖2.

10、3 鋼筋混混凝土伸伸臂 在建筑的避避難層設(shè)設(shè)置6道鋼筋筋混凝土土剪力墻墻伸臂加加強層，連連接巨型型鋼筋混混凝土角角柱與內(nèi)內(nèi)筒。圖5 六道道鋼筋混混凝土剪剪力墻布布置三維維示意圖圖2.4 結(jié)構(gòu)的的構(gòu)成及及特點 內(nèi)外筒由現(xiàn)現(xiàn)澆鋼筋筋混凝土土樓板及及連接外外筒與角角柱兩端端鉸接的的樓面鋼鋼梁連接接，并設(shè)設(shè)置了六六道鋼筋筋混凝土土伸臂組組成了概概念結(jié)構(gòu)構(gòu)方案的的豎向承承重及抗抗側(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)構(gòu)成成特點如如下：外框架柱與與角柱采采用剛接接鋼梁連連接，角角柱與內(nèi)內(nèi)筒采用用鉸接鋼鋼梁連接接；巨型截面型型鋼混凝凝土角柱柱外框柱外框柱角柱核心筒V撐彎曲型內(nèi)外外筒獨立立結(jié)構(gòu)體系系二、結(jié)構(gòu)工工作性能能同上，以下下

11、分別對對兩種不不同方案案的結(jié)構(gòu)構(gòu)工作性性能進行行分別論論述。1、推薦結(jié)結(jié)構(gòu)方案案1.1 結(jié)結(jié)構(gòu)周期期和模態(tài)態(tài)表 SEQ 表 * ARRABIIC 118結(jié)構(gòu)構(gòu)周期和和模態(tài)ModePeriood(s)UX(%)UY(%)SumUXX(%)SumUYY(%)RZ(%)SumRZZ(%)123456789101112(a) 模模態(tài)1(Y向平動)(b) 模模態(tài)2(X向平動)(c) 模模態(tài)5(扭轉(zhuǎn)平動動)圖7 結(jié)構(gòu)構(gòu)模態(tài)圖圖該計算結(jié)果果表明，結(jié)結(jié)構(gòu)周期期表現(xiàn)出出規(guī)則的的變化，占占主要作作用的周周期振動動分量耦耦合小，振振型“純凈”。前四四個周期期均為平平動周期期，第五五周期為為扭轉(zhuǎn)周周期，周周期比為為0

12、.557，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)現(xiàn)出良好好的動力力性能。由由于建筑筑的限制制，Y向的剛剛度約為為X向的0.7倍。1.1 層層間位移移角圖8和圖99給出了了結(jié)構(gòu)在在風(fēng)荷載載和地震震作用下下，結(jié)構(gòu)構(gòu)層間位位移角隨隨結(jié)構(gòu)高高度的變變化曲線線。高規(guī)規(guī)的要求求層間位位移角不不宜大于于1/5500。上上圖表明明，在風(fēng)風(fēng)荷載和和地震作作用下結(jié)結(jié)構(gòu)均滿滿足層間間位移角角的限值值要求。結(jié)結(jié)構(gòu)在風(fēng)風(fēng)荷載作作用下側(cè)側(cè)移較大大，故風(fēng)風(fēng)荷載在在本工程程中起控控制作用用。結(jié)構(gòu)雙向剛剛度不等等，在水水平荷載載作用下下表現(xiàn)有有所不同同。結(jié)構(gòu)構(gòu)的X向剛度度較大，在在風(fēng)荷載載作用側(cè)側(cè)移較小小，但是是較大的的剛度會會吸引較較大的地地震等效效荷載

13、，故故在地震震作用下下X向和Y向的層層間側(cè)移移角的差差別沒有有風(fēng)荷載載作用下下大。圖8 風(fēng)荷荷載作用用下的層層間位移移角曲線線圖9 地震震作用下下的層間間位移角角曲線2、推薦結(jié)結(jié)構(gòu)方案案2.1 結(jié)結(jié)構(gòu)周期期和模態(tài)態(tài)表 SEQ 表 * ARRABIIC 118結(jié)構(gòu)構(gòu)周期和和模態(tài)ModePeriood(s)UX(%)UY(%)SumUXX(%)SumUYY(%)RZ(%)SumRZZ(%)123456789101112(a) 模模態(tài)1(Y向平動)(b) 模模態(tài)2(X向平動)(c) 模模態(tài)5(扭轉(zhuǎn)平動動)圖7 結(jié)構(gòu)構(gòu)模態(tài)圖圖該計算結(jié)果果表明，結(jié)結(jié)構(gòu)周期期表現(xiàn)出出規(guī)則的的變化，占占主要作作用的周周期振

14、動動分量耦耦合小，振振型“純凈”。前四四個周期期均為平平動周期期，第五五周期為為扭轉(zhuǎn)周周期，周周期比為為0.557，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)現(xiàn)出良好好的動力力性能。由由于建筑筑的限制制，Y向的剛剛度約為為X向的0.7倍。2.2 層層間位移移角圖8和圖99給出了了結(jié)構(gòu)在在風(fēng)荷載載和地震震作用下下，結(jié)構(gòu)構(gòu)層間位位移角隨隨結(jié)構(gòu)高高度的變變化曲線線。高規(guī)規(guī)的要求求層間位位移角不不宜大于于1/5500。上上圖表明明，在風(fēng)風(fēng)荷載和和地震作作用下結(jié)結(jié)構(gòu)均滿滿足層間間位移角角的限值值要求。結(jié)結(jié)構(gòu)在風(fēng)風(fēng)荷載作作用下側(cè)側(cè)移較大大，故風(fēng)風(fēng)荷載在在本工程程中起控控制作用用。結(jié)構(gòu)雙向剛剛度不等等，在水水平荷載載作用下下表現(xiàn)有有所不同同

15、。結(jié)構(gòu)構(gòu)的X向剛度度較大，在在風(fēng)荷載載作用側(cè)側(cè)移較小小，但是是較大的的剛度會會吸引較較大的地地震等效效荷載，故故在地震震作用下下X向和Y向的層層間側(cè)移移角的差差別沒有有風(fēng)荷載載作用下下大。圖8 風(fēng)荷荷載作用用下的層層間位移移角曲線線圖9 地震震作用下下的層間間位移角角曲線3、結(jié)構(gòu)方方案的優(yōu)優(yōu)缺點3.1 兩兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)方案角角柱對使使用率的的影響推薦結(jié)構(gòu)方方案角柱柱截面為為2.55x2.0m漸漸變?yōu)?.77x1.3m，其其沿高度度平均截截面為1.885x11.655m，結(jié)結(jié)構(gòu)概念念方案角角柱截面面為4.55x3.5m漸漸變?yōu)?.55x1.5m，其其沿高度度平均截截面為3.55x2.5m，故故可計算

16、算獲得：推薦結(jié)結(jié)構(gòu)方案案單根柱柱節(jié)省的的建筑使使用面積積為：3.55x2.5-11.855x1.65=5.669755平方米米。每層節(jié)省的的建筑使使用面積積為：8x55.69975=45.58平方米米整棟建筑按按110層計，則則全樓節(jié)節(jié)省的面面積為：1100 x455.588=50013.8平方米米若每平方米米的使用用面積售售價為3萬元，則則可為業(yè)業(yè)主增加加收入：50113.88x3=150041.4萬元即1.5億元。3.2 兩兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)方案對對使用功功能的影影響角柱截面的的減小，可可使建筑筑從內(nèi)向向外看，獲獲取更好好的景觀觀資源。3.3 兩兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)方案角角柱造價價分析推薦結(jié)構(gòu)方方案角柱柱按

17、平均均截面1.885x11.655m，平平均鋼板板厚度為為（50+30）/2=40mmm，計計算單層層單根角角柱用鋼鋼量為：1.85xx2-22x(11.655-0.04xx2)x0.04xx4.55x7.85=9.6664992噸結(jié)構(gòu)概念方方案角柱柱按平均均截面2.55x1.5m，型型鋼含鋼鋼率按4%計算，計計算單層層單根角角柱用鋼鋼量為：3.55x2.5x44%x44.5xx7.885=112.3363775噸推薦結(jié)構(gòu)方方案角柱柱比結(jié)構(gòu)構(gòu)概念方方案單層層減少鋼鋼板鋼材材用量為為：8x(12.363375-9.6664992)=21.590064噸整棟建筑按按110層計算算，則推推薦結(jié)構(gòu)構(gòu)方

18、案比比概念結(jié)結(jié)構(gòu)方案案全樓節(jié)節(jié)省用鋼鋼量為： 1110 x221.5590664=223744.97704噸按每噸鋼材材1.5萬元計計算，可可節(jié)約投投資35662.445666萬元。另外，結(jié)構(gòu)構(gòu)概念方方案型鋼鋼混凝土土角柱，縱縱向鋼筋筋用量按按含鋼率率0.88%計算，單單根單層層縱向鋼鋼筋用量量為：3.55x2.5x00.8%x4.5x77.855=2.472275噸；箍箍筋用量量按體積積配箍率率0.88%計算，單單層單根根箍筋用用量為：（3.55-0.05）x(22.5-0.005)xx0.11x0.8%xx4.55x7.85=2.3388667噸單層單根型型鋼混凝凝土角柱柱多用鋼鋼筋為2.

19、4472775+22.3888677=4.86114噸，整整棟建筑筑節(jié)約投投資為：4.886144x8xx1100 x0.5=221399萬元推薦結(jié)構(gòu)方方案比概概念結(jié)構(gòu)構(gòu)方案節(jié)節(jié)省混凝凝土用量量約為：(3.55x2.5-11.855x1.65)x4.5x88x1110=2225662.11立方米米，按每每立方米米混凝土土500元計算算，可節(jié)節(jié)約投資資為11228.1105萬元。綜上，推薦薦結(jié)構(gòu)方方案節(jié)省省投資總總計：35662.55+21139.3+111288.1005=668299.9萬元3.4 兩兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)方案內(nèi)內(nèi)筒布置置對使用用率的影影響推薦結(jié)構(gòu)方方案增加加內(nèi)筒外外周邊的的墻厚，減減少

20、內(nèi)筒筒內(nèi)部墻墻厚，其其外墻厚厚按沿高高度平均均為1米厚，內(nèi)內(nèi)墻沿高高度平均均為0.6米。概念結(jié)構(gòu)方方案內(nèi)外外墻厚均均為1米，而內(nèi)內(nèi)墻的厚厚度減小小，因電電梯的存存在無法法提供可可使用的的空間，造造成有效效使用面面積的浪浪費。推薦結(jié)構(gòu)方方案內(nèi)筒筒一側(cè)的的外墻內(nèi)內(nèi)側(cè)至另另一側(cè)外外墻內(nèi)側(cè)側(cè)的長度度為299.2米，其所所占建筑筑面積(29.2+22)x(29.2+22)=9973.44平方米米。概念結(jié)構(gòu)方方案一側(cè)側(cè)的外墻墻內(nèi)側(cè)至至另一側(cè)側(cè)外墻內(nèi)內(nèi)側(cè)的長長度為330米，其所所占建筑筑面積(30+2)xx(300+2)=10024平方米米。29.2mm推薦結(jié)構(gòu)方方案30m概念結(jié)構(gòu)方方案則單層推薦薦結(jié)構(gòu)方方案比概概念方案案增加凈凈使用面面積：32x322-311.2xx31.2=550.556平方米米，按110層計全全樓增加加凈使用用面積：50.56xx11