1、大連中心裕景(公建) 巨型組合柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),中國建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司,一. 工程概況,超塔ST1： 地上80層 建筑總高383米 超塔ST2： 地上62層 建筑總高279米 商業(yè)裙樓：地上6層 整體地下室：4層 總建筑面積：47.59萬平米,大連中心裕景(公建),超塔ST1效果圖,中庭,空中花園,中庭外觀,大連中心裕景(公建)總平面圖示意,整體地下室最長：340米 裙樓設(shè)縫后最長：141米,二. 結(jié)構(gòu)體系,超塔ST1結(jié)構(gòu)體系,巨型支撐框架-混凝土內(nèi)筒 混合結(jié)構(gòu)。 采用內(nèi)、外筒雙重抗側(cè)力 結(jié)構(gòu)體系。 內(nèi)筒：鋼筋混凝土核心筒 外筒：巨型支撐框架 角部的5個(gè)巨型SRC柱 每15層設(shè)1道轉(zhuǎn)換桁架

2、跨15層的大支撐 外筒在中庭處用龍骨柱封閉， 加強(qiáng)整體剛度。,ST1標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖,130層,3160層,6180層,巨柱截面： 3200X32002500X2500 混凝土強(qiáng)度：C60,ST1外筒展開圖,ST1核心筒平面,主要墻肢厚： 1400600 混凝土強(qiáng)度： C60/C50,1-7層核心筒,8-30層核心筒,31-60層核心筒,61-80層核心筒,超塔ST2結(jié)構(gòu)體系,RC Core 鋼筋混凝土核心筒,巨型支撐框架-混凝土內(nèi)筒 混合結(jié)構(gòu) 采用內(nèi)、外筒雙重抗側(cè)力 結(jié)構(gòu)體系。 內(nèi)筒：鋼筋混凝土核心筒 外筒：巨型支撐框架 角部的5個(gè)巨型SRC柱 每15層設(shè)1道轉(zhuǎn)換桁架 跨15層的大支撐 外筒

3、剛度已足夠，在角部不設(shè) 封閉支撐。,ST2標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖,主要墻肢厚： 1100600 混凝土強(qiáng)度： C60/C50 巨柱截面: 2800X2800,2500X2500 混凝土強(qiáng)度：C60,130層,3162層,ST1核心筒承擔(dān)的傾覆彎矩,風(fēng)荷載作用,小震作用,在15層以上，外筒承擔(dān)了超過 一半的傾覆彎矩。,風(fēng)荷載作用,小震作用,ST1核心筒大支撐承擔(dān)的樓層剪力,在15層以上，外筒承擔(dān)了接近一半的樓層剪力。 其中，大支撐是外筒主要的抗剪構(gòu)件。,ST1中震作用下的剪力調(diào)整,根據(jù)抗震設(shè)防專項(xiàng)審查意見：“巨型支撐框架承擔(dān)的中震 地震剪力應(yīng)適當(dāng)放大，并且 不宜小于總地震剪力25”。 在60層以上部分

4、樓層需要進(jìn)行剪力調(diào)整。以滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防二道防線的要求。,三. 構(gòu)造特點(diǎn),轉(zhuǎn)換桁架,次框架柱頂與桁架的連接,次框架局部,次框架柱穿大支撐節(jié)點(diǎn),次框架柱與大支撐和桁架脫開，可避免大支撐進(jìn)入塑性對次框架承載力的影響。,巨柱的鋼骨在節(jié)點(diǎn)區(qū)采用K型鋼板與大支撐和桁架連接,A型巨柱與圓形龍骨柱接連,B型巨柱與箱形大支撐連接,四. 彈性計(jì)算,分別采用ETABSSATWE程序進(jìn)行了計(jì)算， 結(jié)果非常接近。 ST1超塔，ETABS程序計(jì)算結(jié)果： 自振周期（秒） T1=6.80 X向 T2=6.35 Y向 T3=3.18 扭轉(zhuǎn) 最大層間位移角 地震 X向 1/1242 Y向 1/1274 風(fēng) X向 1/551 Y

5、向 1/564,ST1地震荷載層間位移角,ST1風(fēng)荷載層間位移角,五. 抗震性能化設(shè)計(jì),根據(jù)抗震設(shè)防專項(xiàng)審查意見 設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)： 小震按“安評”和規(guī)范的較大值，中、大震仍按 規(guī)范采用。 結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)： 內(nèi)筒主要墻肢（包括斜向墻肢）的偏壓、偏拉、 受剪承載力按中震彈性復(fù)核，并滿足大震下的截面剪 應(yīng)力控制要求。 外框柱和大支撐的承載力按中震彈性復(fù)核。 轉(zhuǎn)換桁架構(gòu)件承載力按大震不屈服復(fù)核。,ST1動(dòng)力彈塑性分析,根據(jù)超限抗震審查要求，ST1結(jié)構(gòu)高度超過300m， 應(yīng)由兩個(gè)不同單位進(jìn)行獨(dú)立的動(dòng)力彈塑性計(jì)算校核。 中建東北設(shè)計(jì)院與建研科技股份公司合作，以構(gòu)件 實(shí)際配筋和截面為基礎(chǔ)，采用ABAQUS

6、程序?qū)T1進(jìn)行了 動(dòng)力彈塑性分析。 經(jīng)校核，與初步設(shè)計(jì)采用的LS-DYNA程序的計(jì)算結(jié) 果基本一致。,ST1動(dòng)力彈塑性最大層間位移角,ST1動(dòng)力彈塑性最大位移,超塔ST1動(dòng)力彈塑性分析結(jié)果： 最大層間位移角為1/183； 頂點(diǎn)最大位移為1415mm； 最大層間位移角出現(xiàn)在最上面兩個(gè)桁架 層之間第64-72層。,核心筒四周的主要剪力墻破壞較輕，只有底部個(gè)別墻肢出現(xiàn)少量塑性應(yīng)變。 巨型柱內(nèi)的鋼骨和鋼筋均處于彈性狀態(tài)，混凝土壓應(yīng)力未達(dá)到峰值。 大支撐的鋼管處于彈性狀態(tài)。 轉(zhuǎn)換桁架最大應(yīng)力為173MPa，未進(jìn)入塑性。 龍骨柱最大應(yīng)力為307MPa，龍骨支撐最大應(yīng)力為203MPa，均未進(jìn)入塑性。 大部

7、分連梁內(nèi)鋼筋屈服，混凝土開裂，連梁破壞區(qū)域集中于梁端。,大震作用下結(jié)構(gòu)僅有輕度損壞， ST1超塔滿 足“大震不倒”的抗震設(shè)防要求。,ST1施工圖加強(qiáng)措施： 根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算和抗震性能化設(shè)計(jì)需要，采取了下列 加強(qiáng)措施。 改進(jìn)巨柱截面構(gòu)造，并調(diào)整巨柱的含鋼率； 增加底部加強(qiáng)區(qū)的主要墻肢厚度并在墻中增設(shè)型鋼 暗柱； 在剪力墻平面布置突變部位增設(shè)暗梁和型鋼暗柱； 在最大層間位移角樓層附近提高巨型柱的含鋼率、 增設(shè)剪力墻中的型鋼暗柱、提高豎向構(gòu)件配筋（箍） 率。,六. 組合巨柱截面優(yōu)化,巨型柱受力特點(diǎn)：,非節(jié)點(diǎn)區(qū)柱段 以軸力為主 節(jié)點(diǎn)區(qū)有較大 的彎矩和剪力 巨柱在節(jié)點(diǎn)區(qū)同時(shí)承受雙向的剪力和彎矩,剪力圖,彎矩

8、圖,軸力圖,巨型柱截面優(yōu)化,巨型組合柱截面特點(diǎn)： 1。尺寸較大，底層3.2mX3.2m； 2。截面非雙軸對稱； 3。含鋼率較高，初步設(shè)計(jì)最大含鋼率為9.2%； 4。初步設(shè)計(jì)為3個(gè)型鋼分散布置。 根據(jù)抗震設(shè)防專項(xiàng)審查意見： “改進(jìn)巨型柱中多肢型鋼間的連接構(gòu)造，并通過模型試驗(yàn)復(fù)核在軸向和雙向偏心支撐荷載下巨型柱的承載力?！?業(yè)主委托建研科技股份公司進(jìn)行了巨型組合柱的模型試驗(yàn)。,試驗(yàn)柱截面,初步設(shè)計(jì)截面,對比試驗(yàn)的有連接板截面,A型柱,B型柱,B型柱,A型柱,試驗(yàn)?zāi)Ｐ?鋼筋綁扎,型鋼,型鋼上端,試件下端,試驗(yàn)加載,考察構(gòu)件的軸心受壓和偏心受壓承載力,軸壓加載,一定軸力作用下、施加往復(fù) 側(cè)向荷載,無連

9、接板的試件比有連接板的試件先出現(xiàn)裂縫，且裂縫開展較快。 A、B型柱設(shè)置連接板后，構(gòu)件屈服后的延性有明顯改善，破壞狀態(tài)較輕。 B型柱的角部先出現(xiàn)豎向裂縫； 無連接板的B型柱，當(dāng)軸壓比較大（接近0.8）時(shí)延性較差，破壞時(shí)出現(xiàn)較大的豎向裂縫。,無連接板B型柱裂縫分布,有連接板B型柱裂縫分布,根據(jù)模型試驗(yàn)和構(gòu)件驗(yàn)算的結(jié)果，綜合考慮了加工、運(yùn)輸和安裝的可行性，優(yōu)化和改進(jìn)了巨型柱中型鋼間的連接構(gòu)造。 增加約束混凝土的面積，尤其是在受力最大的角部； 確保巨柱在雙向荷載作用下能夠整體共同工作； 避免獨(dú)立多肢型鋼間難以施工的鋼筋布置。,B型柱,A型柱,型鋼采用Q345GJC 最厚鋼板為100mm 非節(jié)點(diǎn)區(qū)最大含鋼率10.9%,巨型組合柱施工圖截面,B型柱,A型柱,巨型組合柱截面驗(yàn)算,根據(jù)巨型柱試驗(yàn)結(jié)果： 1。構(gòu)件截面未屈服時(shí)，基本滿足平截面假定。 2。構(gòu)件軸心受壓和偏心受壓承載力，可以用有限元分析求 得，也可采用截面特性分析軟件求得的結(jié)果乘以一定的 修正系數(shù)。 3。通過試驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果對比，不考慮混凝土約束效應(yīng)將得 到偏安全的計(jì)算結(jié)果。 采用截面特性分析軟件計(jì)算，并不考慮混凝土的約束 效應(yīng)，本工程巨型柱承載力可滿足中震彈性要求。,B型柱CC1中震彈性承載力圖,17-31層柱,1-16層柱,七. 鋼結(jié)構(gòu)制作與施工,ST1塔樓巨型柱中鋼骨最大分節(jié)長度12米； 最大分節(jié)重量87噸； 采用了國內(nèi)目前最大的塔