1、廣州市廣州西塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，廣州市珠江新城西塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)介紹方索團(tuán)，工程概述，廣州市珠江新城西塔項(xiàng)目位于珠江新城，廣州新城中軸線西，廣州新塔與河之間。項(xiàng)目占地31，085平方米，總建筑面積約為448，736平方米。其中地下室4層、商場、停車場、機(jī)械設(shè)備室、地下4層板塊古道19.1米；主塔樓以上103層，高432米，73層以下是寫字樓和酒店服務(wù)層，高4.5米，以上是高級酒店客房，高3.375米。主塔建筑面積約為250000平方米。工程于2005年十二月二十六日動工，首先進(jìn)行了基坑支護(hù)及土石工程。2006年完成了九月施工圖設(shè)計(jì)，2008年底主體結(jié)構(gòu)被封鎖，2010年底竣工并使用。工程概述、工程概述、圖3

2、辦公標(biāo)準(zhǔn)樓層平面(23層)、辦公標(biāo)準(zhǔn)樓層平面(23層)、工程概述、圖3辦公標(biāo)準(zhǔn)樓層平面(23層)、酒店客房標(biāo)準(zhǔn)樓層平面(78層)、工程概述、項(xiàng)目開發(fā)者：廣州月首都、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)分析、1，2、震動臺實(shí)驗(yàn)、3、設(shè)計(jì)難點(diǎn)和解決方案、4，1、結(jié)構(gòu)體系/抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系69層以上，由于建筑使用功能的需要，核心筒內(nèi)壁取消，僅保留部分核心筒外墻，向內(nèi)傾斜，升降機(jī)井移出核心筒外，巨大水平載荷(包括風(fēng)荷載和地震作用)引起的傾覆力矩大部分由傾斜網(wǎng)格柱外筒斜柱的軸向力承擔(dān)，基礎(chǔ)剪力大部分由鋼筋混凝土內(nèi)管承擔(dān)。1，結(jié)構(gòu)體系/抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，廣州西塔細(xì)長，長寬比為6.5，平面為三角形，外圍由6段曲率不同的圓弧組成。立面

3、從一層擠出到31層，從31層內(nèi)需到103層，剖面外輪廓也顯示為弧線。西塔外部周圍共有30根鋼-混凝土斜柱橫跨空間，節(jié)點(diǎn)之間的距離為27米；是。73層以下每節(jié)點(diǎn)6層，高4.5米；中選擇不同類型的柱。剩下的分成8層，高3.375米。1，結(jié)構(gòu)體系/抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，廣州西塔社交車網(wǎng)特別筒的組成：垂直構(gòu)件以一定角度相交的斜柱；水平構(gòu)件是沿外部周長放置的，沿連接軸網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的環(huán)形梁和外部周長放置的，由斜柱支撐的樓板梁。傾斜網(wǎng)格筒的幾何組成決定了抵抗水平力的獨(dú)特優(yōu)勢。橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度也比長方體好得多，但垂直剛度比長方體稍低。水平力由斜柱的軸向力平衡，傾覆力矩引起的垂直力也由與節(jié)點(diǎn)相交的斜柱的軸向力平衡。1，結(jié)

4、構(gòu)系統(tǒng)/抗側(cè)力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，斜柱彎矩的原因：一，節(jié)間垂直荷載，與斜柱的交點(diǎn)和高度有關(guān)。第二個是柵格節(jié)點(diǎn)的水平位移。相鄰層之間節(jié)點(diǎn)的水平變位差異越大，斜柱的柱端彎矩越大。格線節(jié)點(diǎn)的水平變位大小取決于斜柱軸向力、平面內(nèi)的相交角度和平面外的角點(diǎn)，以及格線筒環(huán)梁、內(nèi)筒和外筒之間的拉梁和樓板的軸向剛度。節(jié)點(diǎn)的水平約束越強(qiáng)，斜柱剖面的剪切力和彎矩越小，結(jié)構(gòu)的垂直剛度越大。，1，結(jié)構(gòu)體系/抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算分析表明，西塔高度不大，斜柱相交角度不大，13.6334.09，自重引起的彎矩也不大。對每個節(jié)點(diǎn)層應(yīng)用外部字典應(yīng)力，以防止垂直載荷下柵格節(jié)點(diǎn)的外部水平位移，并大大減少斜柱的柱端彎矩和剪力，從而提高結(jié)構(gòu)的垂直

5、剛度。無論是垂直負(fù)載還是水平負(fù)載，斜柱的主要內(nèi)力都是軸向力，剪切力和彎矩較小。1、結(jié)構(gòu)體系/抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系、鋼管混凝土柱軸向剛度大、承載力高、延性好，充分發(fā)揮鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震作用下的水平力和傾覆力矩的軸向力優(yōu)勢，效率很高。此外，由于斜柱的底部彎矩、扭矩較小，因此在支撐中釋放X、Y、Z方向上的旋轉(zhuǎn)約束幾乎不會更改結(jié)構(gòu)自振頻率。也就是說，斜柱支撐剛剛連接，或者鉸鏈對結(jié)構(gòu)的橫向剛度和構(gòu)件內(nèi)力的影響很小，因此簡化了支撐的設(shè)計(jì)和施工。1，結(jié)構(gòu)體系/抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，鋼管混凝土外筒斜柱截面大?。簭牡鼗戒摴苤睆?800mm，壁厚35mm，每節(jié)點(diǎn)直徑50mm或100mm，頂層鋼管直徑700 mm，

6、壁厚20mm核心筒外壁厚度：地下室1100mm，會變薄。酒店層以上4層350mm，其余300mm；核心管內(nèi)壁厚度：500mm。1，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)/樓板結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，1.2，樓板結(jié)構(gòu)系統(tǒng)一層以下和核心筒內(nèi)的鋼筋混凝土梁，板塊厚度130200mm。內(nèi)外圓柱之間使用梁跨度約815米的鋼-混凝土復(fù)合地板，I-梁高度通常為450mm，跨度為600mm增加到。辦公室地板板塊厚度一般為110mm，酒店地板板塊厚度一般為130mm，板塊跨度在較大的地方部分較厚。1，結(jié)構(gòu)體系/基礎(chǔ)，1.3，基礎(chǔ)柱塔位置基礎(chǔ)板到達(dá)微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層?？紤]到部分柱下巖石間隙比較發(fā)達(dá)，采用人工挖孔樁(橋墩)基礎(chǔ)，持力層均為微風(fēng)化噴射巖或碎石，設(shè)

7、計(jì)要求巖石等自然濕度的單軸抗壓強(qiáng)度在13MPa以上。檔案直徑32004800毫米，檔案長度約613米。單個文件的垂直載荷力特性值為110000kN247000kN。某些文件具有拉伸要求，單個文件的拉伸載荷力特性值為5000kN15000kN。主塔位置基礎(chǔ)底板厚度2.5m、1、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)/基礎(chǔ)、1、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)/主要結(jié)構(gòu)材料、1.4、主要結(jié)構(gòu)材料鋼1.4、主要結(jié)構(gòu)材料混凝土：C50檔案和基礎(chǔ)底板C80C50核心粗細(xì)管與剪力墻C70C60外部管混凝土斜柱C90C60外部管混凝土斜柱節(jié)點(diǎn)分析模型CFST斜線外筒空間桿單元由于實(shí)際節(jié)點(diǎn)尺寸大小，常規(guī)節(jié)點(diǎn)高度為815m，在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算中，節(jié)點(diǎn)通常簡化為構(gòu)件的連

8、接點(diǎn)，因此如何在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算中模擬節(jié)點(diǎn)非常重要。 牙齒部分使用物理單元(圖1)和負(fù)載單元(圖2)模擬節(jié)點(diǎn)。通過比較相同力和變位邊界條件下的位移，可以確定整個結(jié)構(gòu)中計(jì)算的模型是否可以模擬實(shí)際節(jié)點(diǎn)的剛度。2，結(jié)構(gòu)分析/分析模型，2，結(jié)構(gòu)分析/分析模型，實(shí)體模型和構(gòu)件模型計(jì)算變位比較垂直變位徑向變位環(huán)變位實(shí)體模型0.508 1.773 1.029構(gòu)件模型0.54 2.066 1.443比率1.06 1.17 1.40可以看到實(shí)際節(jié)點(diǎn)模型的垂直和半徑位移與構(gòu)件2在環(huán)位移的情況下，差別很大，但實(shí)際構(gòu)件交點(diǎn)接近圓形，基本軸對稱，環(huán)位移較小，對結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力的影響很小，因此斜網(wǎng)可以接受結(jié)構(gòu)整體分析的結(jié)果，特別

9、是由桿系統(tǒng)。2、結(jié)構(gòu)分析/分析模型、外框鋼柱上混凝土的軸向剛度應(yīng)排除上述節(jié)點(diǎn)剛度分析，防止鋼管柱上混凝土拉斷或拉斷下出現(xiàn)裂縫。這樣就合理地假定外筒柱可以采用彈性剛度。垂直荷載、風(fēng)荷載和標(biāo)準(zhǔn)的組合，90層以下的鋼混凝土柱中沒有張力。90層以上，框架柱的張力，但拉伸變形小于混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值下的拉伸變形，防止混凝土開裂。2、結(jié)構(gòu)分析/分析模型、鋼筋混凝土樓板殼單元核心筒的底部是剛性板。芯管外底為彈性板塊剛度減小(0，0.25，0.5)鋼筋混凝土內(nèi)殼單元底鋼梁單元連接梁剛度減小系數(shù)0.8計(jì)算嵌入式零件地下4層(底板頂面)，2，結(jié)構(gòu)分析/分析模型， 結(jié)構(gòu)分析主要輸入?yún)?shù)層數(shù)：108層(含地下室)

10、風(fēng)荷載：100年鄭在玹期間基本風(fēng)壓0.6kPa地震作用：單向/偶然偏心(5%)/雙向地震作用計(jì)算：模式分解反應(yīng)頻譜/彈性時程分析/動力彈性塑料分析地震作用方向：結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換基本周期桶形外部樓板耗盡彈性樓板和中等結(jié)構(gòu)阻尼比：0.04對地震結(jié)構(gòu)阻尼比：0.05重力二次效應(yīng)(P-效果):考慮樓板水平地震剪切力曹征：考慮樓板框架的總剪切力曹征：考慮，2，結(jié)構(gòu)分析/分析模型，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)結(jié)構(gòu)耐久性：設(shè)計(jì)壽命11正常使用室內(nèi)混凝土構(gòu)件的裂縫寬度為0.3mm是。再現(xiàn)期間在10年的風(fēng)荷載下，建筑物的頂點(diǎn)加速度為0.2m/s2。荷載力和變位極限狀態(tài)鄭在玹期間100年風(fēng)荷載、耗盡作用、結(jié)構(gòu)彈性地震作用下，結(jié)構(gòu)的基

11、本彈性；在大地震作用下，結(jié)構(gòu)不會倒塌，可以修理。2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，2.3，分析結(jié)果周期和質(zhì)量參與系數(shù)，2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，層間變位角度，2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，水平變位，2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，基礎(chǔ)反力鋼管混凝土非內(nèi)筒承受的基底剪切力約占總剪切力的61%，外筒承擔(dān)約39%。內(nèi)筒承受的傾覆力矩約占總傾覆力矩的39%，外筒約占61%。2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，垂直負(fù)載下的核心管彈性變形度，2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，垂直負(fù)載下的外部管彈性變形度，2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，風(fēng)荷載下的橫向變形度，2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，風(fēng)荷載作用外使用中通過將溫度載荷應(yīng)用于ETABS三維模型進(jìn)行分析，可以忽略零部件

12、軸向力最大內(nèi)力設(shè)計(jì)值的增長率，分別為輪廓柱約1.1、地圈梁約2.2、地圈梁約3.8。，2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，蠕變分析，圖9內(nèi)筒垂直壓縮量(一年后)，2，結(jié)構(gòu)分析/分析結(jié)果，蠕變分析，圖9內(nèi)筒垂直壓縮量(一年后)，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)2007年二月14日，中國建筑科學(xué)研究院振動臺研究所西塔模型幾何比恰克滿足了1/50，動力和重力相似關(guān)系。據(jù)調(diào)查，結(jié)構(gòu)模型在7度稀有地震作用后仍能保持彈性。3，在振動臺試驗(yàn)、振動臺試驗(yàn)過程中，結(jié)構(gòu)在各施工條件地震作用下，振動形式是基本的，模型在經(jīng)歷了7度小地震、7度重振、7度罕見地震作用后，自動特性發(fā)生了一些變化，結(jié)構(gòu)基本處于彈性狀態(tài)。模型在經(jīng)歷了8度罕見的地震作用后，主動特

13、性發(fā)生了微小的變化，核心筒剪力墻沒有明顯的裂縫，周圍銅管混凝土構(gòu)件沒有明顯的屈服。這表明模型結(jié)構(gòu)稍有損傷，模型最大層間位移角為1/133。實(shí)驗(yàn)說明，原型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在8度罕見地震的作用下滿足規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)分析，4，2，振動臺測試，3，設(shè)計(jì)難點(diǎn)和解決方案，1，4，設(shè)計(jì)難點(diǎn)和解決方案，4.1抵抗牙齒牽引力是本工程設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)之一。4，通過設(shè)計(jì)難點(diǎn)和解決方案，分析，外筒斜柱垂直力傳遞產(chǎn)生的外部推力可以平衡為鋼管混凝土柱本身的剪切力、外圈梁的拉力、與芯筒連接的拉梁和樓板的拉力。一般來說，鋼混凝土柱的優(yōu)點(diǎn)在于承受軸向力，剪力和彎矩過大，會降低鋼混凝土柱的載荷能力。鋼筋混凝土底部有裂縫寬度限制。因

14、此，牙齒項(xiàng)目使用單獨(dú)的平面內(nèi)拉伸系統(tǒng)，該系統(tǒng)由結(jié)構(gòu)件筒體環(huán)梁芯管內(nèi)的閉合回路梁組成，如下圖所示。4，設(shè)計(jì)難點(diǎn)和解決方案，4，設(shè)計(jì)難點(diǎn)和解決方案，4.2，框架筒體斜柱相交節(jié)點(diǎn)問題牙齒項(xiàng)目的第二個主要技術(shù)難點(diǎn)是構(gòu)成傾斜網(wǎng)格特殊框架管的鋼管柱“X”形相交節(jié)點(diǎn)。建筑師要求兩根鋼管混凝土柱徐璐穿透。在柱軸交點(diǎn)處，剖面面積最小，軸向力最大。因此，必須設(shè)計(jì)特殊節(jié)點(diǎn)以滿足能夠承受更大內(nèi)力的要求，而不增加節(jié)點(diǎn)的截面尺寸。4，設(shè)計(jì)困難和解決方案，我們研究和設(shè)計(jì)了新節(jié)點(diǎn)。使用垂直放置的橢圓形面板連接四個一致的鋼管，節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的鋼管墻適當(dāng)加厚，在細(xì)腰部設(shè)置水平加強(qiáng)環(huán)。(如圖所示)。牙齒節(jié)點(diǎn)形態(tài)簡潔，力量明確，便于管內(nèi)混凝土的灌溉?，F(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)完成，實(shí)驗(yàn)證明牙齒節(jié)點(diǎn)的承載力和剛度均符合要求。，