13-穆为、姜文伟等-外滩国际金融中心N5结构设计
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上海国际金融中心三塔连体结构廊桥连接形式分析杨钦【摘要】上海国际金融中心由“上海金融交易广场上交所”、“上海金融交易广场中金所”和“上海金融交易广场中国结算”三幢高层塔楼和相连的整体地下层组成的建筑群.塔楼的总高度为220m(上交所),200m(中金所)和163m(中结算).三幢塔楼在7层、8层和9层由三层轻型廊桥连接成整体结构.本文采用通用有限元程序Abaqus对该三塔连体结构进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,并着重分析对比了塔楼与廊桥不同连接形式对廊桥位移、受力性能的影响,为该结构及其他类似结构的性能设计提供参考.【期刊名称】《土木建筑工程信息技术》【年(卷),期】2016(008)002【总页数】11页(P66-76)【关键词】动力弹塑性;三塔连体结构;连接形式;性能设计【作者】杨钦【作者单位】华东建筑设计研究院有限公司,上海 200011【正文语种】中文上海国际金融中心项目,由“上海金融交易广场上交所项目”,“上海金融交易广场中金所项目”,“上海金融交易广场中国结算项目”三幢高层塔楼和相连的整体地下层组成的建筑群。
塔楼的总高度为220m(上交所), 200m(中金所)和163m(中结算)。
塔楼的楼层数分别为38层、36层及28层。
塔楼底层L01地下有5层的地下室,层高不等。
塔楼平面为矩形,边长为72m×72m(上交所),54m×72m(中金所)和42m×72m(中结算)。
外形在塔楼通高保持不变。
楼面的形状和层高均有变化。
每个塔楼的水平支撑由两个对称的混凝土核心筒组成,核心筒由三对分布在不同高度的钢结构支撑连接,核心筒贯穿塔楼整个高度。
为了增加横向刚度和减少水平位移,增加设计了联系两个核心筒的横向钢桁架。
三幢塔楼在7层、8层和9层由三层轻型桥连接成整体结构。
桥的总跨度超过158m,通过两个中间电梯井支撑将跨度分割为三跨,两端37m和中间84m。
三幢塔楼在大多数楼层平面内均有大面积的楼板开洞,属于平面不规则结构。
上海外滩国际金融服务中心超限塔楼抗震设计孙战金,穆为,姜文伟(华东建筑设计研究总院 上海 200002)提要:上海外滩国际金融服务中心位于上海外滩风貌旅游区、十六铺水上旅游中心及上海豫园特色商业旅游区的交汇点,南块双塔楼是两幢180m高的现代化超高层办公建筑,采用钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系。
本文从结构选型、概念设计、超限处理等方面进行了详述,对该项目的结构设计做一个总结。
关键词: 钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构;超限高层;铰接;箱形柱1工程概况上海外滩国际金融服务中心位于上海外滩风貌旅游区、十六铺水上旅游中心及上海豫园特色商业旅游区的交汇点, 东靠中山东二路, 南临东门路, 北接龙潭路,西侧为人民路,与西侧传统豫园商业区及上海老城厢区域相接,工程所在区域是浦江西岸开发的核心重点区域。
工程分为南北两个地块,建设基地总面积为45472m2,总建筑面积为426073m2。
南北地块地下室为各自整体地下室,北区地上分为N1、N2、N3、N4和N5五个单体,为集商业、餐饮和办公为一体的综合性建筑;南区地上分为S1、S2和S3三个单体,为集商业、餐饮、电影院和办公为一体的综合性建筑。
南区的S1、S2塔楼均为39层,建筑高度180米,为超高层双塔建筑。
建筑效果见图1。
图 1 双塔建筑效果图1作者简介:孙战金(1973 ‐ ),男,博士,高级工程师2结构体系与选型图 2 塔楼典型平面及剖面图S1、S2塔楼标准层平面及剖面如图2所示,楼层及芯筒均为正方形平面,楼面及芯筒结构宽度分别为46m和24m,塔楼高度为179.4m,整体结构及芯筒的高宽比分别为3.9和7.48,长宽比均为1,本工程塔楼结构平面规则、对称,质量、刚度沿高度分布均匀,体型指标合理,适用的结构体系可选择性较大。
为了获得安全、合理、经济的设计效果,我们在结构方案论证阶段进行了结构体系比选。
本建筑的使用功能要求不允许外框做成密柱深梁或支撑筒体结构,整体无法形成均具有足够刚度内外筒的筒中筒结构,因此本结构的结构体系总体上只能是框架-核心筒结构。
浅谈外滩国际大楼改建项目的设计和施工方法摘要:近年来,随着建筑行业的高速发展,高品质的玻璃幕墙逐渐运用到外立面装饰中,超大玻璃的高透光率﹑高通透性受到了广大建筑界设计与业主的青睐,本文叙述了外滩国际大楼改建项目超大玻璃幕墙的设计和施工方法。
关键词:超大玻璃幕墙系统﹑施工难点﹑安装方案。
1.工程概述(1)项目名称:外滩国际大楼改建工程幕墙工程(2)项目建筑概况:本工程总用地面积约2118m2。
总建筑面积约11190.89m2,其中地上6层建筑面积约7929.43m2,地下二层建筑面积3261.46m2。
建筑总高为28.57m。
平面近似呈“L”型布置,东西方向宽约52.9m、南北方向宽约58.6m。
大楼占地面积约1616.2m2。
主体结构建筑高度约28.5m。
室内外地坪高差约为20cm~30cm。
本工程中山东一路入口及北立面入口处为超大玻璃肋幕墙,面层玻璃为12+1.52SGP+12(双银LOW-E)+16AR+12+1.52SGP+12钢化中空夹胶超白玻璃,玻璃最大尺寸为9700mm*2700mm,数量为17块。
(3)超大玻璃安装位置:中山东一路入口及北立面入口处(4)工期要求:按照施工进度计划40天内完成。
安评名称:《外滩国际大楼改建项目建筑玻璃幕墙结构安全性论证报告》安评编号:工字2020-02-0408号下图为本工程的实景图。
2.主要幕墙系统主要幕墙系统类型:干挂开缝式石材幕墙系统、防火玻璃幕墙系统、超大全玻幕墙系统、GRC古建筑艺术造型幕墙系统。
本人作为项目负责人,主要解决了以下几项技术难题。
1.对背栓式石材幕墙的安装构造进行了可拆换技术措施。
2.对防火玻璃幕墙系统防火安全设计技术措施。
3.对超大玻璃全玻幕墙系统调整安装技术措施。
以上设计得到了业主和建筑师的一致好评,本工程也成为国际一流的高端金融办公项目。
3.施工难点设计方面:(1)30mm厚花岗岩,选材时应合理选择石材的层理性和片理性。
外滩金融中心Bund Finance Center Client: Shanghai Zendai Bind Int’l Financial Services Center Property Co., Ltd.Location: Shanghai, China Architect: Foster + Partners, Heatherwick Studio Structural Engineer: Structural Engineer, ECADI/Thornton Tomasetti Landscape Consultant: Martha Schwartz Partners Site Area: 45 472 m²Building Area: 426 073 m² Design/Completion: 2010 / 2017Photography: LAURIAN GHINITOIU 建设单位:上海证大国际金融服务中心物业有限公司项目地点:中国上海设计单位:福斯特建筑事务所,希瑟威克工作室结构工程:ECADI/Thornton Tomasetti景观顾问:Martha Schwartz Partners场地面积: 45 472 平方米建筑面积: 426 073 平方米设计/建造:2010 / 2017年摄影:LAURIAN GHINITOIU外滩金融中心是紧邻上海滨水区的一个大型多功能开发项目,由英国福斯特建筑事务所(Foster+Partners)和赫斯维克建筑事务所(Heatherwick Studio)联合设计。
建筑群地处外滩突出位置,界定了上海最著名的街道的“终点”。
其总体规划充分考虑行人出行,这种设计被认为是上海旧城区与新金融区之间的连接点。
在城市文脉的启发下,两座180米高的地标大厦坐落在金融中心南侧,而对面滨水区的建筑高低错落有致,在规模和格调上与19世纪外滩的宏伟地标建筑相呼应。
构。
待就位调整测量完毕后将其焊接。
4)地位线的确定以屋顶圆心为定位点在屋顶平面分出外层花冠及内层花冠花瓣顶尖到圆心的分割线。
每条线在屋面上至少放出2个点。
5)吊装结构吊装按:外层花冠→拉杆→内层花冠→中侧花冠→弹性环的顺序进行(1)内层花冠吊装a.整体吊装采用三点吊法,其中两点在花冠底部宽的部位。
另外一点在花冠的尖顶部位,并用一个手动葫芦连接起重钢索,以便调整,一个手动葫芦备用(作为就位调整用)b.起吊时将花冠用手动葫芦调节,使花冠起吊的角度基本与就位角度大致相等。
c.花冠就位时,先将花冠底座部分连接,并将花冠顶尖部位的备用手动葫芦用钢锁与其相应的锚栓连接起来。
d.在屋顶圆心部位的定位点架设经纬仪,通过相应的分割线,调整花瓣的位置,使花瓣顶尖与事先在屋面放出的定位线在同一直线上。
这样花瓣经向的位置基本调整好。
e.在花瓣顶尖放线坠,用测距仪或钢尺测花瓣的环向距离。
并通过手动葫芦将其调整到设计位置。
f.定位焊接g.将拉杆连接h.焊接j.摘取调整工具(2)内层花冠吊装G.2轴线向塔吊一侧内层花冠可将中层花冠与外层花冠整体安装。
其余不能整体安装的,采用临时固定方法将内层花冠固定,即用手动葫芦配钢锁将其在向圆心方向固定,或在外层花冠上用直径不小于133的钢管将其支撑。
调整放法同外层花冠一样。
(3)中层花冠安装中层花冠是连接外层与内层花冠的,安装采用两点吊装即可,其他安装方法同外层花冠吊装6)焊接a. 拼接时,采用对称焊接,减少变形.b.焊前检查接头坡口角度、钝边、间隙及错口量,均应符合要求。
坡口内和两侧之锈斑、油漆、油污、氧化皮等均应清除干净。
c.装焊垫板或引弧板,其表面应清洁,要求与坡口相同,垫板与母材应贴紧,引弧板与母材焊接应牢固。
d.焊接时不得在坡口外的母材上打火引弧。
e.第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板之连接处,然后逐道逐层累焊至填满坡口,每道焊缝焊完后都必须清除焊渣及飞溅物,出现焊接缺陷应及时磨去并修补。
上海外滩金融中心:震撼华尔街的壮丽建筑群上海外滩金融中心是一个震撼人心的壮丽建筑群,位于中国上海市中心的黄浦江畔,与著名的外滩历史建筑遥相呼应。
它不仅是中国金融业的重要中心,也是世界金融界的焦点之一,备受国内外人士的关注和赞赏。
上海外滩金融中心是中国近代建筑史上的杰作,由一系列高耸入云的超高层建筑组成。
其中最引人注目的是东方明珠广播电视塔,这座高度达到468米的塔楼成为了上海的标志性建筑之一。
在外滩金融中心的周边,还有上海中心大厦、环球金融中心等建筑,它们高耸入云的造型给人一种壮观的视觉冲击力。
外滩金融中心的建筑群不仅外观震撼,内部也体现了先进的建筑技术和舒适的办公环境。
这些建筑都配备了现代化的办公设施和设备,满足了金融机构的需求。
建筑内部的设计也充分考虑到了人体工学和绿色环保的原则,为员工提供了舒适和健康的工作环境。
外滩金融中心作为一个金融中心,承载着重要的金融功能。
这里聚集了众多国内外的金融机构,包括银行、证券公司、保险公司和期货公司等。
各个金融机构可以在这里进行业务交易、金融产品创新和研发等活动,形成了一个完整的金融生态系统。
同时,外滩金融中心也吸引了大量的金融从业人员和投资者,成为了全球金融业的重要聚集地。
外滩金融中心的崛起离不开中国金融改革的推动。
中国自改革开放以来,经济实力不断增强,金融业也不断发展壮大。
作为中国最大的经济中心之一,上海得到了国家政府的大力支持和鼓励,各类金融机构纷纷入驻上海,并在上海建立了各自的总部和分支机构。
这为外滩金融中心的建设提供了重要的市场需求和支撑。
外滩金融中心的建设也为上海的经济发展带来了巨大的推动力。
它为上海创造了大量的就业机会,吸引了许多优秀的金融人才。
同时,外滩金融中心周边的商业配套也得到了发展,酒店、购物中心、餐饮等服务业得到了蓬勃的发展。
外滩金融中心成为一个独立的经济体系,推动了整个上海的经济增长。
除了经济效益,外滩金融中心也为上海的城市形象带来了巨大的提升。
上海环球金融中心结构设计上海环球金融中心是位于中国上海市浦东新区的一座超高层建筑,是中国金融业的重要标志和地标性建筑之一、其结构设计是该建筑的核心部分,对于建筑的安全性、稳定性以及整体的建筑美感起着重要的作用。
下面将详细介绍上海环球金融中心的结构设计。
一、整体结构类型上海环球金融中心采用的是钢结构-混凝土核心筒结构,这种结构类型能够更好地满足超高层建筑的要求。
核心筒由混凝土构成,具有良好的抗震性能,能够在地震发生时提供稳定的支撑。
而钢结构则用于组成建筑的外部立面和内部空间,钢结构具有轻量化、延性好、施工速度快等优点。
二、结构特点1.大跨度设计:上海环球金融中心的层高为6.9米,整个建筑共有128层,总高度达632米,大跨度结构设计成为必然选择。
大跨度结构能够提供更大的空间,给予租户更多的自由度和灵活性。
2.倒悬结构:上海环球金融中心的设计灵感来自中国传统的华表,该建筑以三支倒悬的桅杆状结构为特色,形成了一个独特的视觉形象。
这种设计不仅使建筑具有辨识度和艺术感,同时也提高了建筑的空间利用率。
3.多层式空间划分:上海环球金融中心采用多层空间划分的设计,在大厅和其他公共区域设置了多层楼梯和空中走廊,使建筑内部形成多层次、多维度的空间布局。
这种设计不仅提高了建筑的空间利用率,还增加了建筑的感官冲击力。
4.抗震设计:由于上海区域地处东亚地震带,抗震设计对于超高层建筑尤为重要。
上海环球金融中心采用了一系列的抗震措施,包括加强主结构的抗震能力、采用阻尼器技术减小地震对建筑的影响、增加剪切墙等。
这些措施能够保证在地震发生时建筑的安全性和稳定性。
三、结构施工上海环球金融中心的结构施工是一项复杂而艰巨的任务,需要大量的工程技术和施工经验。
施工过程中,要注意加强对于结构节点的处理,以确保节点的强度和连接可靠性。
此外,还需要采用现代化的施工设备和系统,以提升施工效率和质量。
四、结构效果上海环球金融中心的结构设计使得整个建筑在视觉上更加独特、优美,同时也提供了更好的使用功能和安全性能。
上海外滩金融中心屋顶花冠钢结构施工方案一、项目概况上海外滩金融中心是集商业办公、会议展览、高端住宅和文化艺术为一体的综合性超高层建筑群,是上海市的标志性地标之一。
建筑总高度高达632米,共有128层。
这座建筑以其先进的空间设计和工程技术成为了中国甚至亚洲的最高建筑。
本次施工方案以上海外滩金融中心屋顶花冠钢结构的施工为主题,包括施工研究、材料选择、工程施工、施工控制等多个细节方面的探讨,旨在有效提升建筑施工的质量,保证工程的顺利完成。
二、施工研究1、施工原则屋顶花冠钢结构施工的安全性、经济性是施工的关键,在设计方案中应注意保证整个结构的稳定性和安全性,且不能影响建筑外观的美观,切勿盲目追求进度,必须按照严谨的施工工艺和规范执行,确保施工质量和进度的同步进行。
2、施工时间根据上海的气候特点,屋顶花冠钢结构施工建议在春秋两季进行,避免冬季和夏季施工,减少施工中因天气原因造成的风险。
3、建设条件屋顶花冠钢结构的施工需要保证施工的安全性和建设条件,防止施工中出现人员伤亡或质量问题。
施工现场必须要有符合资质的施工人员,并进行明确的施工安排和管理,确保材料供应和施工进度,同时要确保施工现场安全设施和工器具健全可靠。
三、材料选择1、钢材钢材在建筑中的应用广泛,在屋顶花冠钢结构的施工中,钢材也是不可或缺的材料之一。
钢材的强度高,质量坚固,适用于建筑中的高强度承重结构,而且耐用性高。
在屋顶花冠钢结构的施工中,应选择高品质的钢材制作,以确保整个结构的质量和安全性。
钢材的选购应通过合法途径,保证质量可靠。
2、螺栓螺栓也是屋顶花冠钢结构施工必须的关键材料。
螺栓质量直接关系到整个结构的连接和安全性,如果螺栓质量不好,将会直接影响结构的承重和稳定性。
在屋顶花冠钢结构的施工中,应选用规格标准且质量优秀、强度高的螺栓,以确保整个结构连接紧密,牢固可靠。
四、工程施工1、搭设脚手架在屋顶花冠钢结构施工中,首先需要搭设脚手架,以保证前期施工的顺利进行。
上海金融中心塔楼结构施工方案11.2.1概述陆家嘴金融中心大厦塔楼建筑面积4.23万平方米,共20层(包括水箱层和屋面层),结构高度90米,其中除1F~2F层高5.0m,其余标准层层高均为4.5m。
主楼结构平面为一个劲性混凝土剪力墙筒体,周边框架为箱形钢柱内灌砼及钢梁形式。
结构体系属型钢混凝土框架-筒体结构。
框架梁与柱为刚性连接、主梁与核心筒体之间及主梁与次梁之间为铰接。
同时为了增加核心筒体的延性,在筒体四周及框架梁与筒体交接处均设置了型钢柱。
框架梁及次梁均采用钢梁。
楼板为现浇混凝土楼板。
上部施工工况图见图7.1-1~7.511.2.2施工部署(1) 塔楼施工针对不同的工程部位,采取了相应的施工工艺。
核芯筒外壁用中大模施工;塔楼柱采用箱型钢柱内灌砼形式;楼板采用七夹板木模施工。
(2) 塔楼钢筋采用加工厂成型钢筋,墙柱主筋连接形式采用电渣压力焊连接。
(3) 塔楼外脚手采用钢管扣件落地脚手与型钢悬挑脚手。
塔楼的垂直运输机械采用一台JL7034塔吊,回转半径45米,和一台ZJ5311塔吊,回转半径22米。
JL7034塔吊安装高度110米,主要用于钢结构吊装和核心筒混凝土施工,ZJ5311塔吊安装高度100米,主要配合外框架土建结构施工;另配两台ALIMAK施工电梯,从底层到屋面层。
(4) 塔吊在结构施工完后随即拆除。
(5) 结构施工以安装箱型钢柱、钢梁为主导。
机械使用、时间安排首先满足钢结构安装需要。
土建施工见缝插针,紧紧跟上。
在确保安全施工的前提下,吊装与土建有计划、有步骤地分块流水施工。
(6) 土建施工充分利用晚间时间,确保结构施工如期完成。
11.2.3核芯筒结构施工流程11.2.4塔楼钢柱、钢梁吊装施工由于钢构件吊装的精度较高,要求测量非常精确,因此总承包制定了详细的测量复核方案,选用了精密的测量仪器,以保证钢构件安装正确无误。
(详见钢结构施工方案)11.2.5钢筋施工方案(1) 钢筋根据进度要求分批运抵施工现场,堆放于临时堆场,由塔吊运至施工地点。
超高层建筑专集•设计案例Super-high Building Album - Design Case86建筑实践 2019-01上海世博园区地块国际金融机构总部地 点:上海设计单位:华建集团华东建筑设计研究总院建筑师:黄秋平、黄巍设计时间:2016.08 - 2018.03竣工时间:预计2020.08业 主:上海市机关事务管理局设计团队(项目参与人员):赵璘、齐志一、苏婷、秋飞飞(建筑)、姜文伟、王建、郁晓铭(结构)、刘毅、陈刚(机电)、董涛、俞淼鑫、尤天宇(暖通)、滕無、滕家俊(给排水)、周润、马晓月(强电)、王玉宇、郑君浩(弱电)结构形式:巨型框架混凝土核心筒结构占地面积:12067.4m 2建筑面积:126423.1m 21总平面2鸟瞰效果示意Shanghai World Expo Park Al 「01 Plot International Financial Location: ShanghaiDesign Institute: Huajian Group East ChinaArchitectural Design and Research InstituteArchitect(s): Huang Qiuping, Huang WeiDesign Date : August 2016 -March 2018Completion Date: expected August 2020Client: Shanghai municipal people's governmentaffairs administrationTeam Members (project participants):Zhao Lin, Qi Zhiyi, Su Ting, Qiu Feifei (Architecture),Jiang Wenwei, Wang Jian,Yu Xiaoming (Structure), Liu Yi, Chen Gang(Mechatronics), Dong Tao, Yu Liaoxin,You Tianyu (HVAC), Teng Ben, Teng Jiajun (watersupply and drain a ge), Zhou Run, Ma Xiaoyue(strong electric), Wang Yuyu, Zheng Junhao (weakelectricity)Structure form : mega frame con C rete core tubestructureSite Area: 12067.4m 2Covered Area: 126423.1 m?88建筑实践超高层建筑专集•设计案例Super-high Building Album-Design Case33项目区位4呼应"品"字型结构5对应轴线关系6保持生态带连通7设计理念诠释8立面设计概念演变91~30层平面变化上海世博园区A11-01地块国际金融机构总部位于世博A片区的"生态功能带”之内,规划高度150m,与中华艺术宫、梅赛德斯奔驰文化中心以及银联总部共同界定A片区边界、功能和定位,建成后将成为从南部进入世博A片区的标志。
外滩国际金融中心N5结构设计穆为,姜文伟,钱鹏,朱晓东,吴思宇(1.华东建筑设计研究院总院,上海200002)提要:外滩国际金融中心N5造型新颖,根据其建筑特点结构体系选用钢筋混凝土剪力墙-悬挑桁架结构体系,核心筒承担全部的竖向荷载及水平荷载。
在四层平面悬挂了三层幕帘,主体结构每间隔2m设置一道悬挑梁,三层幕帘通过高强螺栓刚接在主体结构上,每两道悬挑梁之间通过四根环梁联系,以保证其整体性。
综合考虑幕帘系统的荷载,进行结构弹性分析,考察结构的整体性能指标以及桁架、楼板的变形和应力。
分析结果表明,设计符合规范要求,结构体系安全可靠。
关键词:悬挑桁架,幕帘系统,悬挑梁,楼板应力1工程概况外滩国际金融服务中心北区位于上海市黄浦区中山东二路600号,由5幢相互独立的结构单元组成。
北-1、2、4楼为商业和办公用房,北-3楼为酒店,北-5楼(N5)为多功能剧院。
N5地上部分建筑面积3526.4m2,地下面积为2292.9 m2,剧院容纳总人数不小于500人,外挂可移动幕帘体系,如图1和图2所示。
N5地上部分共四层,局部屋面5层,地下室4层。
建筑高度为23.2m,结构高度为22.85m,5层局部高度为29.2m,平面宽32.7m,长47m。
图1 N5建筑三维图图2 N5建筑剖面图2结构体系N5采用钢筋混凝筒体-悬挑桁架结构体系,见图3。
地震作用和风荷载所产生的剪力及倾覆力矩,均由筒体承担,最终传至基础。
竖向荷载由楼面体系传到悬挑桁架,再由悬挑桁架传至混凝土筒体,最后由筒体传至基础。
可见,核心筒承担了全部的竖向荷载及水平荷载,其外墙厚度为700mm ,内墙厚度为400mm ,混凝土强度等级取为C40。
大悬挑部分采用钢桁架,最大悬挑长度为17.5m ,桁架分别布置在二层和四层楼面以下,高度与层高相同,桁架杆件贯通剪力墙,桁架与核心筒的连接如图4所示。
楼面体系拟采用现浇混凝土楼板,混凝土强度等级为C40,楼板厚度为130mm 。
位于桁架上、下弦的楼板,在局部区域增设钢板。
图3 结构体系二层桁架与核心筒连接 四层桁架与核心筒连接图4 桁架与核心筒的连接在四层屋面悬挂了三层可以移动的幕帘,图5和图6给出了幕帘系统与主体结构平面与立面的相对关系。
主体结构每间隔2m 设置一道悬挑梁,三层幕帘通过高强螺栓刚接在主体结构的悬挑梁上;每两道悬挑梁之间通过四根环梁联系,以保证其整体性。
内墙整体结构悬挑桁架剪力墙图5 幕帘系统与主体结构-平面相对关系图6 幕帘系统与主体结构-立面相对关系3设计准则本项目结构设计及分类参数如下表。
表1整体参数表Array 4荷载4.1幕帘荷载三层移动幕帘吊架采用重叠设置,见图6。
层与层间中心距为720mm,最内层流苏中心距阳台距离为约500mm。
同层管中心距为(600mm+管径),即相邻管壁距离600mm。
上下水平轮之间中心距900mm,内层管帘的上水平轮和外层管帘的下水平轮位于同一高度,轨道合用,使得风载荷形成的支座反力可以相互抵消,增加支座刚性,如图7所示。
管帘结构与主体结构的分界面如图6中的虚线所示。
图7 可微调节距的牵引链分界面以下的幕帘荷载包括恒载、活载、风荷载以及地震荷载(见表2),除驱动处的荷载作用在驱动拨叉处外,其余荷载均作用在幕帘管子中心线与悬挑梁中性轴相交点,如图8和9所示。
幕帘各部分荷载主要组成如下:(1)恒载考虑轨道、吊架和驱动装置的自重。
(2)活载竖向活载包括小车、吊杆、铝管和外饰的荷载,水平活载包括小车加速或减速运动的水平惯性力以及小车的摩擦力,曲线段活载为小车运动时产生的径向力,驱动活载为驱动组工作时在驱动拨叉处对结构的反作用力。
(3)风荷载根据幕帘系统的工作状态,分为工作风荷载和非工作风荷载。
综合考虑数值分析和风洞试验的结果,得出幕帘嵌固部位垂直轨道方向的剪力和弯矩。
(4)地震荷载根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,计算出地震荷载在幕帘嵌固部位垂直轨道方向产生的剪力和弯矩。
4.2其它荷载(1)恒载和活载综合考虑荷载规范的恒载和活载。
(2)风荷载本工程的基本风压为0.55kN/m2(重现期50年),地面粗糙度类别为B类。
综合考虑风洞试验和数值分析结果,将风荷载整体施加至各层。
(3)地震荷载抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅳ类场地,设计特征周期为0.9s。
按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010设计参数选用反应谱,进行结构分析。
图8 幕帘和驱动荷载作用位置平面图图9 第一层幕帘荷载作用点表2基本荷载参数设备吊运口5 结构不规则判断及加强措施5.1 结构不规则判断表3 结构不规则判断5.2 加强措施针对上述超限和情况,结构提出下列几点加强措施:(1)悬挑桁架按中震弹性进行设计,桁架在纵向剪力墙内部贯通,并在该剪力墙边缘构件内设上下贯通型钢,提高墙体承载力。
由于建筑局限,横向墙体较少,故横向剪力墙也按需在边缘构件内设置贯通型钢,加强墙体抗剪,抗弯,抗拉承载力。
(2)楼板按中震弹性设计,并适当加厚二层和四层楼板,加强楼板配筋或铺设钢板,以加强筒体间的连接和结构整体性,补充楼层抗震性能指标。
(3)位于桁架上,下弦的楼板由于局部应力集中,拟在局部区域增设钢板。
(4)剪力墙抗震等级提高一级,抗震等级为二级。
(5)结构整体计算时考虑竖向地震组合。
6 结构弹性分析结果6.1 整体分析结果本单体采用ETABS 计算,地震作用效应计算采用考虑扭转耦联的振型分解反应谱法,并分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
由于本单体的主控工况是地震荷载,故仅对地震作用下的整体指标进行分析,图10给出了结构前三阶振型图,具体计算结果见表4。
可见,结构各项指标均满足规范的设计要求。
T1=0.728s (X 向平动) T2=0.537s (Z 向转动) T3=0.454s (Y 向平动)图10 结构前三阶振型图表4整体分析结果6.2桁架应力比楼板刚度对桁架的变形和主要构件的受力有显著影响,设计桁架时不考虑楼板刚度。
桁架的主控工况为水平地震主控的中震弹性工况,典型桁架的应力比如图11和图12所示。
应力比最大的杆件出现在HJ02与剪力墙相交处的下弦杆,原因为面内由于变形引起的弯矩较大,最大应力比为0.867,其余大多数杆件应力比均控制在0.8以下。
HJ01图11 HJ01应力比图12 HJ02应力比6.3 桁架变形在恒载+活载工况下,典型桁架变形情况如图13和图14所示,可见,最大的桁架竖向变形出现在HJ02,为跨度的1/230,满足规范要求。
图13 HJ02 65.2/15040=1/230<1/200图14 HJ04 43.8/12905=1/295<1/200HJ02HJ04HJ026.4楼板应力考虑到本单体桁架悬挑较大,楼板与桁架杆件变形协调会引起的较大的楼板应力。
其次,楼板是两个混凝土筒体间的主要联系构件,需同时关注中震弹性组合下的楼板应力。
故考察竖向荷载和中震弹性组合下的楼板应力,图15和16分别给出竖向荷载组合与中震组合下四层层面在两个正交方向的主应力图。
SX(X向主应力)SY(Y向主应力)图15 竖向荷载作用下的楼板应力SX(X向主应力) SY(Y向主应力)图16 中震组合下的楼板应力由分析结果可以看出,竖向荷载下,在桁架上弦,即F4层楼板主要承受拉应力。
最大楼板拉、压应力主要集中于桁架与剪力墙附近,最大值为超过10MPa。
中震组合下楼板的受力情况与竖向荷载基本相同,即最大楼板拉、压应力都主要集中于桁架与剪力墙附近,拟在弦杆附近区域增铺钢板,以增加楼板的抗拉、压承载力。
同时,在两榀桁架间的F4层楼板拉应力平均值超过混凝土抗拉设计值,拟加强此区域楼板配筋以抵抗楼板受拉应力。
7结论外滩国际金融中心N5建筑造型新颖,其四层平面设置了三层可移动幕帘,对结构体系与荷载的确定都是一项不小的挑战。
本文主要介绍了本结构体系、设计的关键问题及应对措施。
具体内容如下:(1)N5采用钢筋混凝土剪力墙-悬挑桁架结构体系,核心筒承担全部的竖向荷载及水平荷载。
(2)在四层平面悬挂了三层幕帘,主体结构每间隔2m设置一道悬挑梁,三层幕帘通过高强螺栓刚接在主体结构上;每两道悬挑梁之间通过四根环梁联系,以保证其整体性。
(3)结构与幕帘系统设计分界线以下的幕帘系统荷载包括恒载、活载、风荷载以及地震荷载,荷载组合时应按幕帘实际运行时的荷载分布与组合来考虑。
(4)考虑到悬挑桁架的重要性,悬挑桁架按中震弹性进行设计并考虑竖向地震的作用,桁架在纵向剪力墙内部贯通,并在该剪力墙边缘构件内设上下贯通型钢,用提高桁架与墙体的整体性与承载力。
(5)楼板按中震弹性设计,在竖向荷载组合及中震组合下的最大楼板拉、压应力均主要集中于桁架与剪力墙附近,故在弦杆附近区域增铺钢板,以增加楼板的抗拉、压承载力。
参考文献[1]N5主体结构设计评审会报告[R]. 上海:华东建筑设计研究院有限公司,2011.[2]中华人民共和国建设部. JGJ3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2011.[3]中华人民共和国建设部. JGJ99-98 高层民用建筑钢结构技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社,1998.。