屈曲约束支撑在腾讯滨海大厦中的应用
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腾讯大厦超限高层的结构设计及施工处理
侯小美;宋宝东;施永芒
【期刊名称】《结构工程师》
【年(卷),期】2008(024)005
【摘要】腾讯大厦是深圳地区结构较复杂的超限高层,集商业、办公楼于一体的大型建筑.文章针对腾讯大厦较有特色的结构设计,重点介绍了承台柱帽无梁筏板、型钢混凝土组合柱、斜腹杆转换桁架、跨多层通高柱的屈曲分析四个重要部分的设计方法和需要考虑的问题.
【总页数】5页(P5-9)
【作者】侯小美;宋宝东;施永芒
【作者单位】中建国际(深圳)设计顾问有限公司,深圳,518033;中建国际(深圳)设计顾问有限公司,深圳,518033;中建国际(深圳)设计顾问有限公司,深圳,518033
【正文语种】中文
【中图分类】TU3
【相关文献】
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屈曲约束耗能支撑结构的原理以及在复杂高层中的应用支撑是一种最为经济的抗侧力构件,它既能提高结构的刚度和承载力,又不影响建筑采光以及内部空间的分割,且施工方便。
传统的带支撑框架有中心支撑框架CBF(Concentrically Braced Frame)和偏心支撑框架EBF(Eccentrically Braced Frame)。
中震和强震时,CBF中的支撑会受压屈曲和受拉屈服,而屈曲会使受压承载力降低,从而限制了支撑作为抗侧力构件的耗能能力,因而大多数抗震规范都对中心支撑的抗震承载力进行调低。
EBF通过偏心梁段的屈服从而限制支撑的屈曲,可使结构具有较好的耗能性能。
但是偏心梁段屈服,地震后结构修复较为困难,且支撑的刚度得不到完全发挥。
由于支撑屈曲不利于能量耗散,因此相对于传统CBF提出了一种新的可以避免支撑屈曲的体系,称为屈曲约束支撑钢框架BRBF(Buckling Restrained Braced Frame),屈曲约束耗能支撑(Buckling-restrained Brace)由芯材,外套筒以及套筒内无粘结材料组成。
虽然BRB形式多样,但原理基本相似,利用刚度较大的外套筒拟制中心芯板的屈曲。
支撑的中心是芯材(Steel Core),为避免芯材受压时整体屈曲,即在受拉和受压时都能达到屈服,芯材被置于一个钢套管(Steel Tube)内,然后在套管内灌注填充材料,该填充材料具有一定的强度,又有较好的密实性,且耐久性优越。
为减小或消除芯材受轴力时传给填充材料的力,而且由于泊松效应,芯材在受压情况下会膨胀,因此在芯材和砂浆之间设有一层无粘结材料或非常狭小的空气层(Gap)。
屈曲约束耗能支撑在日本应用较多,在美国、加拿大和我国台湾地区也有使用,我国大陆地区也在推广这种支撑体系,并且在北京、上海、西安等在建建筑中已经开始使用。
屈曲约束耗能支撑的发明解决了普通钢支撑的失稳破坏的问题,使钢结构支撑在受拉和受压时候性能一致,从而大大提高了钢材的利用率。
大型框架结构中屈曲约束支撑施工工法大型框架结构中屈曲约束支撑施工工法一、前言大型框架结构是现代建筑领域的重要组成部分,其稳定性和安全性是施工过程中需要特别关注的因素。
屈曲约束支撑施工工法是一种在大型框架结构施工中应用广泛的方法,通过提供临时约束和支撑来提高结构的稳定性和安全性。
二、工法特点屈曲约束支撑施工工法的特点包括:1)通过在结构中设置屈曲约束支撑,提供稳定性和刚度;2)施工过程中的荷载转移能力强,能够有效分散结构荷载;3)可根据具体施工需求进行调整和优化;4)施工过程中的操作简便,节省时间和成本。
三、适应范围屈曲约束支撑施工工法适用于各种大型框架结构的施工,特别适用于高层建筑、大跨度结构和复杂结构的施工。
它可以确保结构在施工过程中保持稳定和安全,减少结构产生变形和位移的风险。
四、工艺原理屈曲约束支撑施工工法的核心原理是通过在结构中设置屈曲约束支撑,将荷载传递到基础或其它稳定层。
通过临时约束和支撑结构,有效减少了结构在施工过程中的变形和位移。
同时,采取一系列技术措施,确保施工过程符合设计要求,提高施工质量。
五、施工工艺屈曲约束支撑施工工法的施工过程主要包括以下几个阶段:1)准备工作:包括施工方案制定、现场布局、机具设备准备等;2)设置支撑和约束:根据设计要求,设置临时支撑和约束设备;3)施工结构:进行大型框架结构的施工,包括钢筋混凝土浇筑、模板安装等;4)荷载转移:通过屈曲约束支撑将荷载传递到基础或其它稳定层;5)质量控制:对施工质量进行监控和检验,确保施工符合设计要求。
六、劳动组织在屈曲约束支撑施工工法中,需要合理组织施工人员和资源,确保施工进度和质量。
施工人员需要具备相关技术和操作经验,能够熟练使用屈曲约束支撑设备和其它施工工具。
劳动组织应根据施工计划和要求,协调各个施工环节,保证施工进度和质量。
七、机具设备屈曲约束支撑施工工法所需的机具设备主要包括:约束支撑设备、支撑架、脚手架、吊篮、模板等。
目录目录........................................................... 错误!未指定书签。
一、工程概况................................................... 错误!未指定书签。
二、编制依据及说明............................................. 错误!未指定书签。
2.1编制依据.................................................. 错误!未指定书签。
2.2编制说明.................................................. 错误!未指定书签。
三、施工部署................................................... 错误!未指定书签。
3.1脚手架施工示意图.......................................... 错误!未指定书签。
3.2施工要求.................................................. 错误!未指定书签。
3.3技术保证条件.............................................. 错误!未指定书签。
四、施工进度及资源需求计划 ..................................... 错误!未指定书签。
4.1施工进度计划.............................................. 错误!未指定书签。
4.2材料计划.................................................. 错误!未指定书签。
4.3设备计划.................................................. 错误!未指定书签。
屈曲约束支撑实例介绍屈曲约束支撑是一种结构设计中常用的技术,用于限制物体的弯曲或扭转。
这种支撑结构能有效增加物体的稳定性和承载能力,广泛应用于建筑、桥梁、航空航天等领域。
本文将详细探讨屈曲约束支撑实例以及其在不同行业中的应用和优势。
建筑领域多层建筑大跨度屋面支撑在建筑领域,屈曲约束支撑被广泛应用于多层建筑的大跨度屋面支撑。
通过设置屈曲约束支撑结构,可以有效增加屋面的稳定性。
常见的示例是高层办公楼的大跨度屋面支撑结构,通过屈曲约束支撑支撑屋面结构,增加了建筑的抗风、抗震能力,使建筑更加稳固可靠。
悬臂梁屈曲约束支撑悬臂梁是建筑中常见的结构形式,为了增加悬臂梁的稳定性,可以采用屈曲约束支撑。
屈曲约束支撑在悬臂梁的不同部位设置,可以有效减小悬臂梁的挠度,增加其承载能力。
这种支撑方式常见于桥梁、体育馆和展览馆等建筑物中,通过利用屈曲约束支撑,能够实现悬臂梁的轻量化设计和最优化结构布置。
桥梁工程斜拉桥屈曲约束支撑斜拉桥作为一种现代化的桥梁结构形式,采用屈曲约束支撑可以增加其稳定性和承载能力。
斜拉桥的斜索在受力过程中可能会产生屈曲变形,通过采用屈曲约束支撑,可以限制斜索产生的屈曲变形,增加桥梁的刚度和稳定性。
这种支撑方式在海峡大桥、江河大桥等工程中得到了广泛应用。
桥梁主梁屈曲约束支撑桥梁主梁承担着整个桥梁的承载任务,为了增加主梁的稳定性和抗震性能,常常采用屈曲约束支撑。
通过在主梁的不同部位设置屈曲约束支撑,可以有效减小主梁的挠度和变形,提高桥梁的整体稳定性。
这种支撑方式在高速公路桥梁、铁路桥梁中得到了广泛应用,有效提升了桥梁的安全性和承载能力。
航空航天工程空间结构屈曲约束支撑在航空航天工程中,屈曲约束支撑被广泛应用于空间结构的设计中。
空间结构多为薄壳结构,受外力作用时容易发生屈曲变形。
通过设置屈曲约束支撑,可以限制空间结构发生屈曲变形,提高结构的稳定性和安全性。
这种支撑方式在卫星、飞船、航天器等航空航天工程中得到了广泛应用,保证了航空器在复杂环境中的工作稳定性。
高空多连廊提升施工技术摘要] 在腾讯滨海大厦施工中,三道大体量钢结构连廊施工是一大难点。
通过多次论证及方案比选,采用在地面原位拼装、中区连廊两次拼装,两次提升的施工技术。
在地下室顶板混凝土梁上端设置混凝土胎架,响应了绿色施工的要求,经济效益显著。
同时在本工程的施工中还应用了应力应变监测技术、悬臂斜拉法、有限元分析等技术,充分保证了施工质量与安全。
[关键词] 三道连廊;提升;绿色施工;应力应变监测;有限元分析1工程概况1.1建筑概况腾讯滨海大厦位于深圳南山区,集研发、商业、文体活动等设施为一体。
项目分为南北两座塔楼总建筑面积为34万m2,钢结构用量5万吨。
腾讯滨海大厦造型独特,建筑外观复杂多变,南、北塔楼平面呈现外八字形,两个塔楼的夹角为17.750,内侧存在多处变形体。
南北塔之间通过三道钢结构“腰带”相互连接,连廊最大为跨度51m,钢结构用量7500吨。
1.2结构概况腾讯滨海大厦南塔楼50层,建筑高度244.10m,北塔楼39层,建筑高度194.85m,南、北塔结构体系为钢框架-核心筒结构,外框柱十字劲性钢骨混凝土柱,核心筒内有H钢骨柱,外框柱与核心筒采用H钢梁及钢桁架连接,楼板采用钢筋桁架模板体系,塔楼每层设置有屈曲约束大斜撑。
南、北塔楼之间的低区连廊(3~6层)、中区连廊(21~26层)、高区连廊(34~38层),结构形式为钢桁架+钢框架,三道连廊是由箱型、圆管、H型等构件组成的异形结构,用钢量大、节点构造复杂、现场焊接作业量巨大,安装精度控制难度大,其结构如图2所示。
2施工难点及分析2.1连廊吊装方案的选择腾讯滨海大厦高、中、低三道连廊外观尺寸异形,高区连廊最大高达到160米,3道超高空大体量异形钢结构连廊结构类型在国内首次出现,无可借鉴的案例。
连廊是以大桁架体系为主受力结构,经过方案论证,最终采用多点同步液压提升技术,在每个大桁架体系两端设置提升支架、液压提升设备,确定了先提升高区连廊,再提升中区连廊,最后提升低区连廊的施工顺序。
59科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工 程 技 术普通钢框架结构的中心支撑在强震中极有可能受压发生屈曲而退出工作,致使支撑屈曲后不能有效地耗散能量,严重降低了结构的抗震能力。
为了有效消除普通钢架结构弊端、改善中心支撑的屈曲性能,提出了一种可以避免支撑屈曲新的钢结构体系,使得支撑在地震作用下不发生屈曲。
鉴于该体系的巨大使用性能,美国、日本等国广泛使用,并表现出了良好的抗震性能,可是在我国应用范围则较小。
为了推进BRBF在我国应用,有必要使大众了解其优势及应用,便于更多人将其应用于工程。
1 屈曲约束支撑框架体系的优势屈曲约束支撑,也叫防屈曲支撑、抑制支撑以及平稳支撑,通过运用钢材的轴向压力作用来消耗外界能量。
与普通支撑相比,具有以下优势。
(1)具有较高的承载力。
由于地震的不确定性,许多建筑物需要进行防震加固处理,使其具有较强的承载能力。
曲约束支撑框架体系中的屈曲约束支撑在钢芯外设置了外围约束套管,可以在受拉、受压时都发生屈服而不屈曲,有效消除传统中心支撑的屈曲问题,并使支撑具有了较高的承载力。
因此,该体系在强震中具有较强、稳定的能量耗散能力,减少地震带来的破坏力。
(2)具有良好的延性和滞回性能。
通常情况下,屈曲约束支撑在弹性阶段工作时就如同普通支撑体系一样,可以为结构提供很大的抗侧刚度,能够有效抵抗小震及风载的作用;在弹塑性阶段工作时具有良好的延性和滞回性能,形成了强大的变形能力。
由此可见,屈曲约束支撑就如同一个性能优良的耗能消散设备,可用于抵御强震的作用。
(3)有效保护主体结构。
屈曲约束支撑具有明确的屈服承载力,在强震中可以起到“保险丝”的作用,保护主体结构在强震中不屈曲或不发生较为严重的损坏。
与此同时,在地震过后便于更换损坏的支撑,具有良好的经济效益。
(4)有效减少相邻构件受力。
普通支撑体系受压屈曲,导致受拉和受压时承载力差异较大,而约束支撑框架体系则完全不具有这样的问题。
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屈曲约束支撑框架体系(BRBF)的优势及其在工程中的应用作者:王祖权来源:《科技资讯》2012年第20期摘要:屈曲约束支撑框架体系(BRBF)是新近发明并逐渐得到应用的一种抗震框架体系。
由于屈曲约束支撑(BRB)在受拉和受压时都可屈服而不屈曲,克服了普通支撑体系的缺点,具有较强的抗震性能。
为了进一步使屈曲约束支撑框架体系得到推广和应用,本文初步分析了其优势及在工程中的应用,推进该体系在我国得到更深层次地研究与发展。
关键词:屈曲约束支撑框架体系优势应用承载力抗震能力中图分类号:TU352 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(b)-0059-01普通钢框架结构的中心支撑在强震中极有可能受压发生屈曲而退出工作,致使支撑屈曲后不能有效地耗散能量,严重降低了结构的抗震能力。
为了有效消除普通钢架结构弊端、改善中心支撑的屈曲性能,提出了一种可以避免支撑屈曲新的钢结构体系,使得支撑在地震作用下不发生屈曲。
鉴于该体系的巨大使用性能,美国、日本等国广泛使用,并表现出了良好的抗震性能,可是在我国应用范围则较小。
为了推进BRBF在我国应用,有必要使大众了解其优势及应用,便于更多人将其应用于工程。
1 屈曲约束支撑框架体系的优势屈曲约束支撑,也叫防屈曲支撑、抑制支撑以及平稳支撑,通过运用钢材的轴向压力作用来消耗外界能量。
与普通支撑相比,具有以下优势。
(1)具有较高的承载力。
由于地震的不确定性,许多建筑物需要进行防震加固处理,使其具有较强的承载能力。
曲约束支撑框架体系中的屈曲约束支撑在钢芯外设置了外围约束套管,可以在受拉、受压时都发生屈服而不屈曲,有效消除传统中心支撑的屈曲问题,并使支撑具有了较高的承载力。
因此,该体系在强震中具有较强、稳定的能量耗散能力,减少地震带来的破坏力。
(2)具有良好的延性和滞回性能。
通常情况下,屈曲约束支撑在弹性阶段工作时就如同普通支撑体系一样,可以为结构提供很大的抗侧刚度,能够有效抵抗小震及风载的作用;在弹塑性阶段工作时具有良好的延性和滞回性能,形成了强大的变形能力。
屈曲约束支撑在工程中的应用李华海摘要:云南腾冲驼峰机场新建T2航站楼工程通过设置新型的消能减震成果-屈曲约束支撑来增加结构的抗震性能,提高安全性和耐久性,具有很好的经济效益和社会效益。
关键词:机场航站楼;消能减震;屈曲约束支撑。
1.工程概况云南腾冲驼峰机场新建T2航站楼工程为框架结构,通过设置屈曲约束支撑提高结构的抗震性能,屈曲约束支撑共计12根,相关信息如下图表所示:2.屈曲约束支撑的特点(1)滞回特性稳定,变形能力大,可达2%~5%;(2)满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)关于位移型消能器的各项指标要求;(3)连接方式多样:焊接连接、法兰连接、销轴连接、螺栓连接;(4)通过在框架结构中设置屈曲约束支撑,可达到减小结构层间位移角、降低结构扭转位移比、减少结构用钢量、减小构件截面尺寸等效果。
3.屈曲约束支撑的工作原理支撑构件作为抗侧力构件在结构中运用非常广泛,其主要抗侧机理为将框架结构抗侧转化为支撑两端柱子的整体拉压抗侧,抗侧刚度大大增加。
支撑构件在经历地震往复作用时往往受拉压交变荷载,且拉压受力大小基本相当。
由于普通支撑构件一般长细比均不会很小,因此支撑构件在受压时会有稳定问题,其抗压承载力明显小于抗拉承载力。
在设计普通钢支撑时往往其所受压力控制截面设计,为了满足受压承载力支撑面较大,无谓地增加了结构的刚度,使得地震力增加。
屈曲约束支撑由芯材、无粘结填充材料、约束外套筒组成。
屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接,所受的全部荷载由芯板承担,约束外套筒和无粘结填充材料仅约束芯板受压屈曲,使得芯板在受拉和受压下均能进入屈服,因而其滞回性能优良。
屈曲约束支撑一方面避免了普通支撑拉压承载力差异显著的缺陷,另一方面具有金属阻尼器的耗能能力,可以在结构中充当“保险丝”的作用,保护主体结构。
屈曲约束支撑由于没有受压稳定问题,其在风载与小震下构件承载能力比普通支撑提高2~10倍,支撑构件越长其承载能力提高越多。
某高位转换超限高层结构设计发布时间:2021-01-13T15:01:42.157Z 来源:《建筑实践》2020年29期作者:陈庆福[导读] 重庆某需跨越地铁隧道的建筑,陈庆福(中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司,重庆,400000)摘要:重庆某需跨越地铁隧道的建筑,结构高度136米,为高位转换部分框支剪力墙结构且。
综合考虑结构体系特点和超限程度,主楼结构抗震性能目标为C级。
对该超限高层建筑进行了整体结构弹性计算、弹性动力时程分析和弹塑性动力时程分析,重点阐述了跨越地铁隧道和高位转换落地剪力墙不足的技术难点,介绍了采用屈曲约束支撑和采用转换结构跨越地铁隧道的技术措施。
关键词:超限结构;屈曲约束支撑;高位转换1工程概况项目位于重庆市渝中区,由四栋超高层塔楼及地下车库组成,塔楼结构高度分别为219m,187m,170m和136m,地下结构9层。
其中高度136m的3号塔楼上部2~33F为住宅,下部为-5~1F为商业,-9~-6F为地下车库。
塔楼下部有地铁隧道通过,地铁隧道顶距离地下室顶板约5~7m。
该工程抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅱ类,场地特征周期0.35s,基本风压为0.4KN/m2,地面粗糙类别为C类,考虑风荷载相互扰动系数1.1. 2地基基础及跨越隧道结构设计场地中风化岩石出露,建筑正下方有地铁隧道通过,地铁隧道顶距离地下室顶板约5~7m,采用扩展基础将上部荷载直接传递给隧道上方的围岩的方式无法满足隧道的要求,因此采用桩基础加转换梁,将上部荷载通过转换梁和桩传递给隧道下方的稳定基岩上。
为有效地传递水平力并保护地铁隧道在施工期间不受影响,设置300厚的楼板,转换梁和隧道间采用轻质材料隔离,以防上部荷载影响下部隧道结构。
转换桩和转换梁按大震弹性设计。
3上部结构选型3.1嵌固部位选择本项目周边地形高差较大,标高276.6~289m,选择276.5m层作为结构嵌固层,为保证嵌固效果,嵌固层以下一层地下室侧墙和基坑边坡之间采用素混凝土回填。
屈曲约束支撑实例
屈曲约束支撑实例,是一种结构体系的设计方法,旨在提高建筑物的安全性能和稳定性。
该方法通过将结构各部分相互约束,增加整个结构体系的强度和稳定性,以提高其承受外部荷载的能力。
这种方法对高层建筑、桥梁、地下隧道等大型工程的设计有重要意义。
屈曲约束支撑实例具体体现在建筑的各个部位,如墙体、柱子等。
其中,钢筋混凝土墙体可以通过墙面约束的方式来提高其吸纳应力的能力,增强其承载力和稳定性。
而在柱子的设计方面,则可以通过加大柱子的截面积或引入预应力等方式进行增强。
在桥梁和地下隧道等工程的设计中,屈曲约束支撑实例的应用更为广泛。
例如,钢桥墩就可以采用双钢柱设计,以提高其抗弯承载能力;地下隧道的建设则可以采用隧道壁面采用环形钢筋混凝土梁的支撑结构,以增强其抗压性能和抗拱承载能力。
总的来说,屈曲约束支撑实例在工程结构的设计中所起的作用不可忽视。
通过采用这一方法,不仅可以提高建筑物的安全性能和稳定性,还可以减少因外部荷载引起的结构变形和破坏,从而延长建筑物的使用寿命。
在未来的工程施工中,屈曲约束支撑实例的应用将会越来越广泛,成为工程设计中不可或缺的一部分。
减震技术86屈曲约束支撑在腾讯滨海大厦中的应用孙平,于涛,邓华东(深圳市同济人建筑设计有限公司,深圳518000)[摘要]腾讯深圳总部大楼为屈曲约束支撑框架-核心筒双塔连体混合结构。
介绍项目的特点和结构设计标准、屈曲约束支撑的应用及连体结构体系选择。
利用中部和顶部的两道连体与两栋塔楼共同形成了建筑物的结构主体。
为加强塔楼与连体部分的连接,除了在连体位置设置刚度和承载力均较大的普通支撑外,还在部分塔楼位置增设加强层,通过伸臂桁架及环向屈曲约束支撑以形成强连接。
由于强连接的设置,在某种程度上,可以将中、高区两道连体与两栋塔楼理解为巨型结构。
另外,在每栋塔楼的东西两侧设置了屈曲约束支撑框架,为结构提供了所需的抗侧刚度的同时,也能全面提高结构的抗震性能。
[关键词]双塔连体; 巨型结构; 强连接; 屈曲约束支撑Application of buckling restrained braces in Tencent Seafront TowerSun Ping, Yu Tao, Deng Huadong(TONGJI ARCHITECTS Co., Ltd., Shenzhen 518000, China)Abstract: Tencent headquarters in Shenzhen applies frame-core hybrid system to the conjoined double towers of the building. The features and the structural design criteria of the project, mainly focusing on the selection of the structure system and the application of the buckling restrained braces were introduced. The two towers of the building were reinforced by the two corridors located in the middle and top of the towers to form the resistance system. In order to strengthen the connection between the towers and the corridors, the building applies not only common braces with large stiffness and bearing capacity in the two corridors, but also sets strengthening layers in the corresponding locations of the towers, with connections of the corridors and towers consist of outrigger trusses and buckling restrained braces. Due to the strong connection, the structure of the towers and corridors was turned out to be mega frame structure to some extent. Moreover, buckling restrained braced frames are added to the east and west sides of each tower to increase the integral stiffness and seismic performance of the structure.Keywords: conjoined double tower; mega frame structure; strong connection; buckling restrained brace1 项目概况腾讯滨海大厦为腾讯公司(Tencent)在深圳的新总部大楼。
其选址位于深圳南山区高新软件园区的窗口位置——后海大道与滨海大道交汇处。
图1 建筑效果图图2 塔楼角度项目总建筑面积为34万m2,由连体的两栋塔楼以及悬挂裙房组成。
两栋塔楼的高度分别为250m和190m。
其建筑设计理念为“互联互通的大楼”。
建筑物效果如图1所示,在平面上,南、北两个塔楼的夹角为17.75°(图2)。
由下至上,塔楼由三道连接体相连:在3~6层相连形成低区连接层,亦即悬挂的裙楼;在21~26层相连形成中区连接层;在34~38层相连形成高区连接层;高度分布见图3,结构体系模型见图4。
图3 塔楼连体分布图4 结构三维模型872 设计标准 2.1 设计依据除国家、广东省、深圳市的规范、规程外,还包括:(1)深圳市岩土工程有限公司《腾讯科技(深圳)有限公司腾讯滨海项目详细阶段岩土工程勘察报告》(2011年9月)。
(2)广东省工程防震研究院《深圳腾讯滨海大厦项目工程场地地震安全性评价报告》(2011年7月)。
(3)《腾讯滨海大厦风洞试验报告》广东省建筑科学研究院(2011年11月)。
(4)安邸建筑环境工程咨询(上海)有限公司《腾讯滨海大厦风洞试验报告》(2012年4月)。
(5)安邸建筑环境工程咨询《腾讯滨海大厦楼盖振动评估》(上海)有限公司(2012年5月)。
2.2 主要设计准则抗震设防烈度为7度(0.10g ),场地类别为III 类;场地特征周期为0.45s (计算罕遇地震作用时采用0.50s )。
弹性分析阶段的阻尼比可取为0.04;结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度(舒适度)验算时的阻尼比可取为0.015。
结构抗震设防标准为乙类;结构设计使用年限为50年。
抗震等级:1)地上框架部分为一级、剪力墙部分为特一级;抗震构造措施均为特一级;2)连体结构,在连接体/加强层以及上下层均为特一级;3)地下1层为特一级;地下2层为一级;地下3,4层为二级。
连体及悬挑结构均需考虑竖向地震作用。
变形控制:楼层层间的最大位移与层高之比△u /h ≤1/600;结构薄弱层(部位)层间弹塑性位移角限制为1/100。
挠度及裂缝控制:桁架挠度限值为1/500,主梁挠度限值为1/300。
混凝土构件最大裂缝宽度限值:室内(0.3mm );露天部分、屋面(0.2mm )。
舒适度控制:结构顶点的顺风向和横风向振动最大加速度计算值限制为0.25m/s 2楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz ,竖向振动加速度峰值满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)要求。
2.3 主要分析软件采用ETABS 和MIDAS/Gen 进行弹性阶段的整体分析对比;采用ABAQUS 进行动力弹塑性阶段时程分析;采用ABAQUS 和ANSYS 进行复杂节点的有限元分析对比。
3 上部结构选型 3.1 建筑体型腾讯滨海大厦地上部分是由两栋互连的南、北塔楼组成,各栋塔楼的平面扁长。
其典型平面分别如图5,6所示。
平面宽度约30m ,长度分别为95m 和76m 。
南、北塔楼高度分别为250m 和190m ,高宽比分别为8.7,6.3。
其中南塔高宽比已经超过框架-核心筒混合结构的规范限值7(图7)。
深圳市南山区为抗震7度设防,且地处沿海,基本风压大。
如果分别按单塔设计,单纯依靠塔楼自身抗侧体系的加强来保证结构的抗侧能力,代价必然很大。
势必增加构件尺寸、设置多道加强层,以控制其周期、侧移和稳定性。
然而,分别布置在3~6层、21~26层、34~38层的连体,如同三道“大梁”将两栋连接在一起,两栋塔楼很自然地形成一个整体,互为支撑(图8)。
特别是中部和顶部两道连体的存在,实际上与两栋塔楼共同形成了建筑物的结构主体。
在某种程度上,可以将中、高区两道连体与两栋塔楼理解为巨型结构。
图5 南塔典型平面图6 北塔典型平面图7 塔楼横向剖面 图8 巨型结构3.2 连体的定位连体高层建筑结构,在近20多年里已有众多应用案例。
其中,比较著名的有:马来西亚吉隆坡双子塔(Petronas Twin Towers)、北京当代MOMA,中央电视台新楼、苏州东方之门等。
由于连体与相连的塔楼相互影响,特别是在地震、风作用下,变形、受力复杂,因此,是选择“牢固的捆绑”还是“滑动释放”,成为连体设计的首要问题。
换句话说,应该如何选择连体与塔楼的连接强弱?弱连接是指可滑动连接或设置粘滞阻尼及限位系统的弹性连接,其连体一端或两端与主结构可产生相对位移,因此对主结构的影响较小,主要通过支座传递自重和竖向地震力。
其设计要点是减轻连体自重,并预计足够的滑移量。
这类连接多用在空中连廊项目中,体量小,跨度不大,主体结构可自行成立。
弱连接的典型代表为Petronas Twin Towers。
它通过连廊下部的三铰拱、巨大的球状支座、连廊端的可滑移,共同实现了连廊在双塔任意运动条件下均满足安全使用的要求,实现了世界最高空中连廊(图9)。
强连接是指连体两端均与主结构固定连接的方式,其连体与主结构不允许相对移动。
按连接端刚度的大小,又可分为铰接和刚接。
这类连接多用在大跨度、多层数的连接中,离开连体,主体结构不能自行成立。
强连接的典型代表为中央电视台新楼,连接体为悬挑转折刚接,且主体结构为斜塔(图10)。
图9 Petronas Twin Towers 图10 中央电视台新楼由于连体与主结构相互制约、协调,共同作用,不论是连体自身还是整个结构,强连接受力复杂。
对腾讯滨海大厦而言,低、中、高区三道连体均跨度大,楼层多,且连体角度不一(图11)。
同时,结合前述分析,两栋塔楼自身高宽比过大,需要增加抗侧能力。
而三道连体的存在,恰好弥补了结构的不足。
由于连体楼层的建筑功能复杂,为经常使用区域,不允许连体先于塔楼的失效。
换言之,连体的重要性与塔楼一样。
综合上述分析,项目连体应选择强连接,并与两栋塔楼形成结构整体,共同承担重力方向和水平方向的荷载,在结构能力和土建成本两方面均可获益。
为减轻连体自重,确定采用钢结构为主要材料的桁架连接体系。
(a)低区(b) 中区(c) 高区图11 连体布置情况3.3 连体刚度选择通过选择钢桁架的铰接、刚接及桁架的高度,可以形成不同的连体刚度(图12)。
在低、中、高三道连体位置,应分别采用怎样的桁架连接形式,成为另一个重点。
初步设计阶段,主要从以下几个方面考虑连体刚度的选择:1)结构特征:包括周期/周期比,位移/位移比,扭转控制;2)结构设计:桁架刚度,构件内力,节点复杂度;3)整体效益:建筑空间使用,成本;4)施工:整体提升的难度。