傅学怡教授-空间结构理念在高层中的应用和发展论文 [兼容模式].pdf

空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 傅学怡傅学怡 教授教授傅学怡傅学怡 教授教授 中建国际设计顾问有限公司中建国际设计顾问有限公司中建国际设计顾问有限公司中建国际设计顾问有限公司中建国际设计顾问有限公司中建国际设计顾问有限公司中建国际设计顾问有限公司中建国际设计顾问有限公司 1 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 一一 前言前言一一 前言前言 二二二二 天津卫津南路超高层住宅天津卫津南路超高层住宅天津卫津南路超高层住宅天津卫津南路超高层住宅二二二二 天津卫津南路超高层住宅天津卫津南路超高层住宅天津卫津南路超高层住宅天津卫津南路超高层住宅 三三 深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦三三 深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦 四四四四 多哈外交部大楼多哈外交部大楼多哈外交部大楼多哈外交部大楼四四四四 多哈外交部大楼多哈外交部大楼多哈外交部大楼多哈外交部大楼 五五 展望展望五五 展望展望 2 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 一一一一 前言前言前言前言前言前言前言前言 空间结构的重要设计理念空间结构的重要设计理念空间结构的重要设计理念空间结构的重要设计理念 空间性 整体性 稳定性空间性 整体性 稳定性同样适用于高层超高层建筑结构同样适用于高层超高层建筑结构空间性 整体性 稳定性空间性 整体性 稳定性同样适用于高层超高层建筑结构同样适用于高层超高层建筑结构 发挥和发掘高层超高层建筑结构空间性 整体性 稳定性发挥和发掘高层超高层建筑结构空间性 整体性 稳定性发挥和发掘高层超高层建筑结构空间性 整体性 稳定性发挥和发掘高层超高层建筑结构空间性 整体性 稳定性 取得实用经济美观综合效果取得实用经济美观综合效果成为设计精品成为设计精品取得实用经济美观综合效果取得实用经济美观综合效果成为设计精品成为设计精品 3 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 二二 天津卫津南路超高层住宅天津卫津南路超高层住宅二二 天津卫津南路超高层住宅天津卫津南路超高层住宅 2 12 1工程概况工程概况2 12 1工程概况工程概况 位于天津市奥林匹克体育中心东侧位于天津市奥林匹克体育中心东侧位于天津市奥林匹克体育中心东侧位于天津市奥林匹克体育中心东侧位于天津市奥林匹克体育中心东侧位于天津市奥林匹克体育中心东侧位于天津市奥林匹克体育中心东侧位于天津市奥林匹克体育中心东侧 总建筑面积约总建筑面积约8 8万万m m总建筑面积约总建筑面积约8 8万万m m2 2 2 2 2 2栋栋4242层高度层高度140 1m140 1m超高层住宅塔楼和超高层住宅塔楼和2 2层扩大地下室组成层扩大地下室组成2 2栋栋4242层高度层高度140 1m140 1m超高层住宅塔楼和超高层住宅塔楼和2 2层扩大地下室组成层扩大地下室组成 塔楼矩形平面塔楼矩形平面塔楼矩形平面塔楼矩形平面宽仅宽仅宽仅宽仅17 517 517 517 5高宽比较大高宽比较大高宽比较大高宽比较大达达达达7 67 67 67 6塔楼矩形平面塔楼矩形平面塔楼矩形平面塔楼矩形平面宽仅宽仅宽仅宽仅1717 5 5m m1717 5 5m m高宽比较大高宽比较大高宽比较大高宽比较大达达达达7 7 67 67 6 6 4 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 5 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 2 2 2 2 原设计概况原设计概况2 2 2 2 原设计概况原设计概况 原设计建筑结构布置如下图所示原设计建筑结构布置如下图所示原设计建筑结构布置如下图所示原设计建筑结构布置如下图所示 6 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 剪力墙布置偏东且零碎剪力墙布置偏东且零碎 主要剪力墙端部没有翼缘主要剪力墙端部没有翼缘 基本为基本为 一平面抗侧力结构一平面抗侧力结构 剪力墙布置偏东且零碎剪力墙布置偏东且零碎 主要剪力墙端部没有翼缘主要剪力墙端部没有翼缘 基本为基本为 一平面抗侧力结构一平面抗侧力结构 工程地处抗震设防工程地处抗震设防7 57 5度地区度地区建筑高宽比 建筑高宽比 6 6横向内墙横向内墙工程地处抗震设防工程地处抗震设防7 57 5度地区度地区建筑高宽比 建筑高宽比 6 6横向内墙横向内墙 500mm500mm500mm500mm厚厚厚厚 仍不能满足结构在地震作用下扭转和层间水平位移要仍不能满足结构在地震作用下扭转和层间水平位移要仍不能满足结构在地震作用下扭转和层间水平位移要仍不能满足结构在地震作用下扭转和层间水平位移要500mm500mm500mm500mm厚厚厚厚 仍不能满足结构在地震作用下扭转和层间水平位移要仍不能满足结构在地震作用下扭转和层间水平位移要仍不能满足结构在地震作用下扭转和层间水平位移要仍不能满足结构在地震作用下扭转和层间水平位移要 求求 不能满足结构整体稳定要求不能满足结构整体稳定要求严重影响建筑使用功能严重影响建筑使用功能求求 不能满足结构整体稳定要求不能满足结构整体稳定要求严重影响建筑使用功能严重影响建筑使用功能 7 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 2 32 3优化设计优化设计2 32 3优化设计优化设计 空间束筒结构空间束筒结构空间束筒结构空间束筒结构 优化设计建筑结构布置如下图所示优化设计建筑结构布置如下图所示优化设计建筑结构布置如下图所示优化设计建筑结构布置如下图所示 8 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 优化设计剪力墙均匀布置优化设计剪力墙均匀布置剪力墙端部设加厚翼缘剪力墙端部设加厚翼缘整栋塔整栋塔优化设计剪力墙均匀布置优化设计剪力墙均匀布置剪力墙端部设加厚翼缘剪力墙端部设加厚翼缘整栋塔整栋塔 楼主体结构由多个束筒楼主体结构由多个束筒楼主体结构由多个束筒楼主体结构由多个束筒 连梁构成连梁构成连梁构成连梁构成充分发挥整体结构空间作用充分发挥整体结构空间作用充分发挥整体结构空间作用充分发挥整体结构空间作用楼主体结构由多个束筒楼主体结构由多个束筒楼主体结构由多个束筒楼主体结构由多个束筒连梁构成连梁构成连梁构成连梁构成充分发挥整体结构空间作用充分发挥整体结构空间作用充分发挥整体结构空间作用充分发挥整体结构空间作用 剪力墙减薄至底部剪力墙减薄至底部300mm300mm上部上部200mm200mm剪力墙减薄至底部剪力墙减薄至底部300mm300mm上部上部200mm200mm 减少了剪力墙面积减少了剪力墙面积 减轻了结构自重减轻了结构自重减少了剪力墙面积减少了剪力墙面积 减轻了结构自重减轻了结构自重 满满足足结构在结构在地地震作用下震作用下扭扭转转和和层层间间位移要求满位移要求满足足结构在结构在地地震作用下震作用下扭扭转转和和层层间间位移要求位移要求满结构在震作用下转层位移要求满结构在震作用下转层位移要求满结构在震作用下转层位移要求满结构在震作用下转层位移要求 满足满足 结构整体稳定要求结构整体稳定要求满足满足 结构整体稳定要求结构整体稳定要求 满足和改善建筑使用功能满足和改善建筑使用功能满足和改善建筑使用功能满足和改善建筑使用功能满足和改善建筑使用功能满足和改善建筑使用功能满足和改善建筑使用功能满足和改善建筑使用功能 获得业主和建筑师的赞赏获得业主和建筑师的赞赏获得业主和建筑师的赞赏获得业主和建筑师的赞赏 9 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 2 4 2 4 设计效果设计效果2 4 2 4 设计效果设计效果 结构静动力弹塑性分析计算表明结构静动力弹塑性分析计算表明结构静动力弹塑性分析计算表明结构静动力弹塑性分析计算表明底部局部剪力墙较为薄弱底部局部剪力墙较为薄弱底部局部剪力墙较为薄弱底部局部剪力墙较为薄弱结构静动力弹塑性分析计算表明结构静动力弹塑性分析计算表明结构静动力弹塑性分析计算表明结构静动力弹塑性分析计算表明底部局部剪力墙较为薄弱底部局部剪力墙较为薄弱底部局部剪力墙较为薄弱底部局部剪力墙较为薄弱 设计针对性地进一步予以适当加强设计针对性地进一步予以适当加强整体结构达到小震弹性整体结构达到小震弹性设计针对性地进一步予以适当加强设计针对性地进一步予以适当加强整体结构达到小震弹性整体结构达到小震弹性 中震基本弹性中震基本弹性大震少量墙肢屈服的性能水准大震少量墙肢屈服的性能水准中震基本弹性中震基本弹性大震少量墙肢屈服的性能水准大震少量墙肢屈服的性能水准超过现行规范大超过现行规范大超过现行规范大超过现行规范大中震基本弹性中震基本弹性 大震少量墙肢屈服的性能水准大震少量墙肢屈服的性能水准中震基本弹性中震基本弹性 大震少量墙肢屈服的性能水准大震少量墙肢屈服的性能水准超过现行规范大超过现行规范大超过现行规范大超过现行规范大 震不倒的水准震不倒的水准天津市抗震超限审查一次顺利通过天津市抗震超限审查一次顺利通过整个工程取整个工程取震不倒的水准震不倒的水准天津市抗震超限审查一次顺利通过天津市抗震超限审查一次顺利通过整个工程取整个工程取 得良好的综合技术经济效果得良好的综合技术经济效果主体结构施工顺利主体结构施工顺利现已封顶现已封顶得良好的综合技术经济效果得良好的综合技术经济效果主体结构施工顺利主体结构施工顺利现已封顶现已封顶 10 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 三三 深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦三三 深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦 3 13 1工程概况工程概况3 13 1工程概况工程概况 地处深圳市福田地处深圳市福田地处深圳市福田地处深圳市福田CBDCBDCBDCBD中心区中心区中心区中心区地处深圳市福田地处深圳市福田地处深圳市福田地处深圳市福田CBDCBDCBDCBD中心区中心区中心区中心区 总建筑面积约总建筑面积约5 5万万m m总建筑面积约总建筑面积约5 5万万m m2 2 2 2 塔楼主体结构高塔楼主体结构高99 8m99 8m总高度总高度121 2m121 2m塔楼主体结构高塔楼主体结构高99 8m99 8m总高度总高度121 2m121 2m 塔楼立面分塔楼立面分塔楼立面分塔楼立面分3 3 3 3级外凸收进级外凸收进级外凸收进级外凸收进最大收进最大收进 外凸达外凸达最大收进最大收进 外凸达外凸达3 85m3 85m3 85m3 85m塔楼立面分塔楼立面分塔楼立面分塔楼立面分 级外凸收进级外凸收进级外凸收进级外凸收进最大收进最大收进 外凸达外凸达最大收进最大收进 外凸达外凸达 11 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦 12 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦 108 700108 700 121 700 99 600 28F 89 100 92 600 96 100 26F 25F 27F 106 500 104 800 106 500 101 000 106 500 104 800 101 800 64 600 68 100 71 600 75 100 78 600 82 100 85 600 20F 19F 22F 21F 24F 23F 82 900 47 100 13F 43 600 12F 54 100 50 600 57 600 61 100 64 600 17F 15F 14F 16F 18F 22 600 26 100 29 600 33 100 36 600 40 100 43 600 7F 6F 9F 8F 11F 10F 12F 40 900 6 000 10 800 15 600 19 100 2F 0 100 3F 5F 4F 6F 14 700 13 350 10 200 6 800 3F 2F 12 650 3F 2F 0 000 0 000 0 000 1F 0 050 1F 3F 2F 10 200 6 800 1F 3 400 0 100 建筑剖面建筑剖面建筑剖面建筑剖面 13 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 1 1剖面图 1 200 建筑剖面建筑剖面建筑剖面建筑剖面 3 2 3 2 设计理念设计理念3 2 3 2 设计理念设计理念 搭接柱转换搭接柱转换搭接柱转换搭接柱转换 立面外凸和收进立面外凸和收进立面外凸和收进立面外凸和收进通常设计采用平面转换梁托柱通常设计采用平面转换梁托柱通常设计采用平面转换梁托柱通常设计采用平面转换梁托柱转换梁截转换梁截转换梁截转换梁截立面外凸和收进立面外凸和收进立面外凸和收进立面外凸和收进通常设计采用平面转换梁托柱通常设计采用平面转换梁托柱通常设计采用平面转换梁托柱通常设计采用平面转换梁托柱转换梁截转换梁截转换梁截转换梁截 面受剪切控制面受剪切控制达达3 3 4m4m高高影响转换层建筑使用影响转换层建筑使用同时同时高位高位面受剪切控制面受剪切控制达达3 3 4m4m高高影响转换层建筑使用影响转换层建筑使用同时同时高位高位 大梁转换引起结构刚度承载力突变大梁转换引起结构刚度承载力突变大梁转换引起结构刚度承载力突变大梁转换引起结构刚度承载力突变对结构抗震造成不利影响对结构抗震造成不利影响对结构抗震造成不利影响对结构抗震造成不利影响大梁转换引起结构刚度承载力突变大梁转换引起结构刚度承载力突变大梁转换引起结构刚度承载力突变大梁转换引起结构刚度承载力突变对结构抗震造成不利影响对结构抗震造成不利影响对结构抗震造成不利影响对结构抗震造成不利影响 本工程设计创新采用搭接柱转换本工程设计创新采用搭接柱转换实现建筑立面外凸和收进实现建筑立面外凸和收进本工程设计创新采用搭接柱转换本工程设计创新采用搭接柱转换实现建筑立面外凸和收进实现建筑立面外凸和收进 设计巧妙地利用柱搭接块上下相连楼盖的水平刚度和承载力实现设计巧妙地利用柱搭接块上下相连楼盖的水平刚度和承载力实现 重力荷载传递和转移重力荷载传递和转移 设计巧妙地利用柱搭接块上下相连楼盖的水平刚度和承载力实现设计巧妙地利用柱搭接块上下相连楼盖的水平刚度和承载力实现 重力荷载传递和转移重力荷载传递和转移 14 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 a a 外悬搭接外悬搭接b b 内收搭接内收搭接 搭接柱转换示意搭接柱转换示意 a a 外悬搭接外悬搭接b b 内收搭接内收搭接 搭接柱转换示意搭接柱转换示意 15 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 利用结构的整体性 空间性实现的搭接柱转换利用结构的整体性 空间性实现的搭接柱转换保持了相连保持了相连利用结构的整体性 空间性实现的搭接柱转换利用结构的整体性 空间性实现的搭接柱转换保持了相连保持了相连 楼层梁高基本不变楼层梁高基本不变楼层梁高基本不变楼层梁高基本不变为结构转换层提供了良好的使用功能和空间为结构转换层提供了良好的使用功能和空间为结构转换层提供了良好的使用功能和空间为结构转换层提供了良好的使用功能和空间楼层梁高基本不变楼层梁高基本不变楼层梁高基本不变楼层梁高基本不变为结构转换层提供了良好的使用功能和空间为结构转换层提供了良好的使用功能和空间为结构转换层提供了良好的使用功能和空间为结构转换层提供了良好的使用功能和空间 如图所示如图所示同时同时取消了高位大梁转换取消了高位大梁转换消除了结构刚度承载力消除了结构刚度承载力如图所示如图所示同时同时取消了高位大梁转换取消了高位大梁转换消除了结构刚度承载力消除了结构刚度承载力 突变的抗震不利影响突变的抗震不利影响突变的抗震不利影响突变的抗震不利影响 接块在楼接块在楼接块在楼接块在楼咖内咖内咖内咖内 16 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 搭 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 搭接块接块所所在楼在楼层搭层搭接块接块所所在楼在楼层3 3层层3 3层咖咖啡厅啡厅内内景层景层咖咖啡厅啡厅内内景景 3 33 3科研及主要成果科研及主要成果3 33 3科研及主要成果科研及主要成果 世界建筑结构史上这创新的搭接柱转换结构既无设计规范世界建筑结构史上这创新的搭接柱转换结构既无设计规范世界建筑结构史上这创新的搭接柱转换结构既无设计规范世界建筑结构史上这创新的搭接柱转换结构既无设计规范世界建筑结构史上这世界建筑结构史上这一一创新的搭接柱转换结构既无设计规范世界建筑结构史上这创新的搭接柱转换结构既无设计规范世界建筑结构史上这一一创新的搭接柱转换结构既无设计规范创新的搭接柱转换结构既无设计规范 可遵循可遵循又无成熟可靠的实践经验供参考又无成熟可靠的实践经验供参考设计从精细的有限元设计从精细的有限元可遵循可遵循又无成熟可靠的实践经验供参考又无成熟可靠的实践经验供参考设计从精细的有限元设计从精细的有限元 分析入手分析入手基本摸清了结构在重力 水平荷载下工作机理基本摸清了结构在重力 水平荷载下工作机理进一进一 步开展 步开展 分析入手分析入手基本摸清了结构在重力 水平荷载下工作机理基本摸清了结构在重力 水平荷载下工作机理进一进一 步开展 步开展 整体结构整体结构1 251 25模型振动台抗震性能试验研究模型振动台抗震性能试验研究整体结构整体结构1 251 25模型振动台抗震性能试验研究模型振动台抗震性能试验研究 1 51 51 51 5局部模型静力试验研究局部模型静力试验研究局部模型静力试验研究局部模型静力试验研究1 51 51 51 5局部模型静力试验研究局部模型静力试验研究局部模型静力试验研究局部模型静力试验研究 17 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 18 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦1 251 25整体结构模型振动台试验整体结构模型振动台试验 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 深圳福建兴业银行大厦深圳福建兴业银行大厦1 251 25整体结构模型振动台试验整体结构模型振动台试验 深圳福建兴业银行大厦搭接柱转换结构深圳福建兴业银行大厦搭接柱转换结构深圳福建兴业银行大厦搭接柱转换结构深圳福建兴业银行大厦搭接柱转换结构1 51 51 51 5模型静力试验模型静力试验模型静力试验模型静力试验 19 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 深圳福建兴业银行大厦搭接柱转换结构深圳福建兴业银行大厦搭接柱转换结构深圳福建兴业银行大厦搭接柱转换结构深圳福建兴业银行大厦搭接柱转换结构1 51 51 51 5模型静力试验模型静力试验模型静力试验模型静力试验 主要科研成果如下主要科研成果如下主要科研成果如下主要科研成果如下 3 3 13 3 13 3 13 3 1搭接柱承载力配筋设计方法搭接柱承载力配筋设计方法搭接柱承载力配筋设计方法搭接柱承载力配筋设计方法3 3 3 3 1313 3 3 1 1搭接柱承载力配筋设计方法搭接柱承载力配筋设计方法搭接柱承载力配筋设计方法搭接柱承载力配筋设计方法 搭接块施工图如下图所示搭接块施工图如下图所示搭接块施工图如下图所示搭接块施工图如下图所示 3 3 3 3 4 4 4 4层搭接块配筋层搭接块配筋层搭接块配筋层搭接块配筋1010 1111层搭接块配筋层搭接块配筋 20 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 3 3 3 3 4 4 4 4层搭接块配筋层搭接块配筋层搭接块配筋层搭接块配筋1010 1111层搭接块配筋层搭接块配筋 3 3 23 3 23 3 23 3 2搭接比例控制搭接比例控制搭接比例控制搭接比例控制3 3 3 3 2323 3 3 2 2搭接比例控制搭接比例控制搭接比例控制搭接比例控制 0 45 C h 0 7 0 45 C h 0 7 拉区楼盖设预应力拉区楼盖设预应力0 45 C h 0 7 0 45 C h 0 7 拉区楼盖设预应力拉区楼盖设预应力 C h 0 45C h 0 45C h 0 45C h 0 45可不设预应力可不设预应力可不设预应力可不设预应力C h 0C h 0 4545 C h 0C h 0 4545 可不设预应力可不设预应力可不设预应力可不设预应力 式中式中C C为上 下柱中心距为上 下柱中心距h h为层高为层高式中式中C C为上 下柱中心距为上 下柱中心距h h为层高为层高 21 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 3 3 33 3 3部分预应力部分预应力3 3 33 3 3部分预应力部分预应力 适度预应力平衡重力荷载下楼盖拉力标准值的适度预应力平衡重力荷载下楼盖拉力标准值的70 70 控制楼控制楼 盖拉应力标准值小于盖拉应力标准值小于2MPa2MPa 适度预应力平衡重力荷载下楼盖拉力标准值的适度预应力平衡重力荷载下楼盖拉力标准值的70 70 控制楼控制楼 盖拉应力标准值小于盖拉应力标准值小于2MPa2MPa 主动预应力形成反拱主动预应力形成反拱主动预应力形成反拱主动预应力形成反拱减小主变形和次应力减小主变形和次应力减小主变形和次应力减小主变形和次应力主动预应力形成反拱主动预应力形成反拱主动预应力形成反拱主动预应力形成反拱减小主变形和次应力减小主变形和次应力减小主变形和次应力减小主变形和次应力 加大非预应力筋加大非预应力筋使之基本满足承载力要求使之基本满足承载力要求加大非预应力筋加大非预应力筋使之基本满足承载力要求使之基本满足承载力要求 使楼盖大缝宽度使楼盖大缝宽度使楼盖大缝宽度使楼盖大缝宽度保楼保楼保楼保楼控制正常控制正常使使用状态下用状态下楼盖楼盖最最大大裂裂缝宽度缝宽度控制正常控制正常使使用状态下用状态下楼盖楼盖最最大大裂裂缝宽度缝宽度0 1mm0 1mm0 1mm0 1mm保保证受拉证受拉楼保楼保证受拉证受拉楼楼 盖刚度盖刚度盖刚度盖刚度 22 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 主动预应力反拱示意图主动预应力反拱示意图主动预应力反拱示意图主动预应力反拱示意图 23 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 主动预应力反拱示意图主动预应力反拱示意图主动预应力反拱示意图主动预应力反拱示意图 四层楼面预应力筋布置四层楼面预应力筋布置四层楼面预应力筋布置四层楼面预应力筋布置 24 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 a a 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 a a 四层楼面预应力筋布置四层楼面预应力筋布置四层楼面预应力筋布置四层楼面预应力筋布置 3 43 4设计效果设计效果3 43 4设计效果设计效果 工程投入使用工程投入使用工程投入使用工程投入使用6 6 6 6年年年年工作正常工作正常工作正常工作正常柱靠边柱靠边柱靠边柱靠边取消转换大梁取消转换大梁取消转换大梁取消转换大梁 改善改善改善改善工程投入使用工程投入使用工程投入使用工程投入使用6 6 6 6年年年年工作正常工作正常工作正常工作正常柱靠边柱靠边柱靠边柱靠边取消转换大梁取消转换大梁取消转换大梁取消转换大梁 改善改善改善改善 了建筑使用功能了建筑使用功能增加了建筑使用面积近增加了建筑使用面积近3000m3000m了建筑使用功能了建筑使用功能增加了建筑使用面积近增加了建筑使用面积近3000m3000m2 2 2 2 预应力筋总费用预应力筋总费用9 9万元人民币万元人民币相比同类型其它工程节约结相比同类型其它工程节约结预应力筋总费用预应力筋总费用9 9万元人民币万元人民币相比同类型其它工程节约结相比同类型其它工程节约结 构成本构成本构成本构成本1000100010001000万元人民币万元人民币万元人民币万元人民币构成本构成本构成本构成本万元人民币万元人民币万元人民币万元人民币 获业主赞誉获业主赞誉获中国詹天佑土木工程大奖获中国詹天佑土木工程大奖获国际混凝土 获国际混凝土 获业主赞誉获业主赞誉获中国詹天佑土木工程大奖获中国詹天佑土木工程大奖获国际混凝土 获国际混凝土 预应力混凝土协会预应力混凝土协会预应力混凝土协会预应力混凝土协会FibFibFibFib提名奖提名奖提名奖提名奖获全国优秀结构设计等奖获全国优秀结构设计等奖获全国优秀结构设计等奖获全国优秀结构设计等奖获获获获预应力混凝土协会预应力混凝土协会预应力混凝土协会预应力混凝土协会FibFibFibFib提名奖提名奖提名奖提名奖获全国优秀结构设计获全国优秀结构设计一一等奖获全国优秀结构设计等奖获全国优秀结构设计一一等奖等奖获获获获 华夏科学技术一等奖 重要子课题 华夏科学技术一等奖 重要子课题 华夏科学技术一等奖 重要子课题 华夏科学技术一等奖 重要子课题 该创新设计理念和方法已在广州 厦门 上海 北京等地重该创新设计理念和方法已在广州 厦门 上海 北京等地重 要工程获推广应用要工程获推广应用 该创新设计理念和方法已在广州 厦门 上海 北京等地重该创新设计理念和方法已在广州 厦门 上海 北京等地重 要工程获推广应用要工程获推广应用 25 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 四四四四 多哈外交部大楼多哈外交部大楼多哈外交部大楼多哈外交部大楼四四四四 多哈外交部大楼多哈外交部大楼多哈外交部大楼多哈外交部大楼 4 14 1工程概况工程概况4 14 1工程概况工程概况 地处卡塔尔首都多哈湾畔地处卡塔尔首都多哈湾畔地处卡塔尔首都多哈湾畔地处卡塔尔首都多哈湾畔 法国著名建筑师法国著名建筑师法国著名建筑师法国著名建筑师J hNlJ hNlJ hNlJ hNl作品作品作品作品法国著名建筑师法国著名建筑师法国著名建筑师法国著名建筑师J Jo oh hn n N NoveovelJlJo oh hn n N Noveovel l作品作品作品作品 地面以下地面以下4 4层 地上层 地上4444层钢筋混凝土结构层钢筋混凝土结构地面以下地面以下4 4层 地上层 地上4444层钢筋混凝土结构层钢筋混凝土结构 顶盖顶盖36m36m直径钢穹顶直径钢穹顶上设上设27m27m高钢桅杆高钢桅杆总高度总高度231m231m顶盖顶盖36m36m直径钢穹顶直径钢穹顶上设上设27m27m高钢桅杆高钢桅杆总高度总高度231m231m 总建筑面积总建筑面积总建筑面积总建筑面积10101010万万万万 2 2 2 2 总建筑面积总建筑面积总建筑面积总建筑面积10101010万万万万m m m m2 2 2 2 26 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 27 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 2 9T15 2 9T15 立面图立面图5 5层结构平面层结构平面立面图立面图5 5层结构平面层结构平面 28 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 该工程采用世界创新的 该工程采用世界创新的 9 9对对1818个 清水个 清水该工程采用世界创新的 该工程采用世界创新的 9 9对对1818个 清水个 清水 混凝土交叉柱外网筒作为主体结构混凝土交叉柱外网筒作为主体结构混凝土交叉柱外网筒作为主体结构混凝土交叉柱外网筒作为主体结构与内筒与内筒与内筒与内筒混凝土交叉柱外网筒作为主体结构混凝土交叉柱外网筒作为主体结构混凝土交叉柱外网筒作为主体结构混凝土交叉柱外网筒作为主体结构与内筒与内筒与内筒与内筒 共同工作共同工作共同工作共同工作 交叉网筒在大跨度空间屋盖结构中已有广交叉网筒在大跨度空间屋盖结构中已有广交叉网筒在大跨度空间屋盖结构中已有广交叉网筒在大跨度空间屋盖结构中已有广 泛应用泛应用泛应用泛应用将其竖向放置将其竖向放置将其竖向放置将其竖向放置作为超高层建筑既作为超高层建筑既作为超高层建筑既作为超高层建筑既泛应用泛应用泛应用泛应用将其竖向放置将其竖向放置将其竖向放置将其竖向放置作为超高层建筑既作为超高层建筑既作为超高层建筑既作为超高层建筑既 承重又抗侧的主要结构承重又抗侧的主要结构又有其显著不同的又有其显著不同的承重又抗侧的主要结构承重又抗侧的主要结构又有其显著不同的又有其显著不同的 特点和复杂性特点和复杂性特点和复杂性特点和复杂性 29 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 1818个直柱 个直柱 1818个交叉斜柱材料等量 个交叉斜柱材料等量 内筒内筒环梁环梁楼盖布置同交叉柱结构的高楼盖布置同交叉柱结构的高 1818个直柱 个直柱 1818个交叉斜柱材料等量 个交叉斜柱材料等量 内筒内筒环梁环梁楼盖布置同交叉柱结构的高楼盖布置同交叉柱结构的高 层结构层结构如图所示如图所示层结构层结构如图所示如图所示 两种结构两种结构 直柱 交叉柱 比较如下直柱 交叉柱 比较如下两种结构两种结构 直柱 交叉柱 比较如下直柱 交叉柱 比较如下 直柱结构计算模型直柱结构计算模型直柱结构计算模型直柱结构计算模型 30 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 交叉柱结构与直柱结构主要计算结果比较 交叉柱结构交叉柱结构直柱结构直柱结构交叉柱结构交叉柱结构直柱结构直柱结构 周期周期 秒秒 T1 周期周期 秒秒 T1 Y Y T1T1 Y Y 3 673 67T13 673 67T1 Y Y T1T1 Y Y 4 614 61 T2 X T2 X 3 623 62T2 X T2 X 4 534 53 T3 T T3 T 1 061 06T3 T T3 T 2 682 68 4 614 61 T2 X T2 X 3 623 62T2 X T2 X 4 534 53 T3 T T3 T 1 061 06T3 T T3 T 2 682 68 X X向地震作用最大层间位移角向地震作用最大层间位移角1 1082 381 1082 38层层 1 813 231 813 23层层 X X向地震作用最大层间位移角向地震作用最大层间位移角1 1082 381 1082 38层层 1 813 231 813 23层层 Y Y Y Y向地震作用最大层间位移角向地震作用最大层间位移角向地震作用最大层间位移角向地震作用最大层间位移角1 1067 381 1067 381 1067 381 1067 38层层层层 1 796 351 796 351 796 351 796 35层层层层 h max h max h max h max Y Y Y Y向地震作用最大层间位移角向地震作用最大层间位移角向地震作用最大层间位移角向地震作用最大层间位移角1 1067 381 1067 381 1067 381 1067 38层层层层 1 796 351 796 351 796 351 796 35层层层层 X X向风作用最大层间位移角向风作用最大层间位移角1 2123 381 2123 38层层 1 1496 201 1496 20层层 X X向风作用最大层间位移角向风作用最大层间位移角1 2123 381 2123 38层层 1 1496 201 1496 20层层 h max h max Y Y向风作用最大层间位移角向风作用最大层间位移角1 2102 441 2102 44层层 1 1450 161 1450 16层层 Y Y向风作用最大层间位移角向风作用最大层间位移角1 2102 441 2102 44层层 1 1450 161 1450 16层层 整体稳定荷载系数整体稳定荷载系数整体稳定荷载系数整体稳定荷载系数第第一一阶第阶第一一阶阶9 3859 3859 3859 385第第一一阶第阶第一一阶阶8 258 258 258 25 h max h max 整体稳定荷载系数整体稳定荷载系数整体稳定荷载系数整体稳定荷载系数第阶第阶第阶第阶第阶第阶第阶第阶 由上表可见 交叉柱网筒 内筒结构相比普通直柱框架 核心筒结构抗由上表可见 交叉柱网筒 内筒结构相比普通直柱框架 核心筒结构抗 侧侧 抗扭转能力和稳定性更好抗扭转能力和稳定性更好 31 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 侧侧 抗扭转能力和稳定性更好抗扭转能力和稳定性更好 4 24 2原标书结构设计原标书结构设计4 24 2原标书结构设计原标书结构设计 法国结构程师原标书设计关注的焦点是重力荷载下交叉斜法国结构程师原标书设计关注的焦点是重力荷载下交叉斜法国结构程师原标书设计关注的焦点是重力荷载下交叉斜法国结构程师原标书设计关注的焦点是重力荷载下交叉斜法国结构法国结构工工程师原标书设计关注的焦点是重力荷载下交叉斜法国结构程师原标书设计关注的焦点是重力荷载下交叉斜法国结构工工程师原标书设计关注的焦点是重力荷载下交叉斜程师原标书设计关注的焦点是重力荷载下交叉斜 柱内斜产生的楼盖环梁拉力柱内斜产生的楼盖环梁拉力忽略了建筑结构平面布置引起的重忽略了建筑结构平面布置引起的重柱内斜产生的楼盖环梁拉力柱内斜产生的楼盖环梁拉力忽略了建筑结构平面布置引起的重忽略了建筑结构平面布置引起的重 力荷载偏心的重大影响力荷载偏心的重大影响忽略了柱交叉节点承载力不足的隐患忽略了柱交叉节点承载力不足的隐患 又未作精细的结构自重施工模拟计算分析又未作精细的结构自重施工模拟计算分析高估了环梁拉力高估了环梁拉力 力荷载偏心的重大影响力荷载偏心的重大影响忽略了柱交叉节点承载力不足的隐患忽略了柱交叉节点承载力不足的隐患 又未作精细的结构自重施工模拟计算分析又未作精细的结构自重施工模拟计算分析高估了环梁拉力高估了环梁拉力 南侧环梁及加厚悬臂板层层设置超大预应力南侧环梁及加厚悬臂板层层设置超大预应力同时为防止环梁长同时为防止环梁长南侧环梁及加厚悬臂板层层设置超大预应力南侧环梁及加厚悬臂板层层设置超大预应力同时为防止环梁长同时为防止环梁长 期受压内缩期受压内缩 楼盖钢梁受压屈曲楼盖钢梁受压屈曲期受压内缩期受压内缩 楼盖钢梁受压屈曲楼盖钢梁受压屈曲又进又进一一步将各层钢梁连接螺栓又进步将各层钢梁连接螺栓又进一一步将各层钢梁连接螺栓步将各层钢梁连接螺栓期受压内缩期受压内缩 楼盖钢梁受压屈曲楼盖钢梁受压屈曲期受压内缩期受压内缩 楼盖钢梁受压屈曲楼盖钢梁受压屈曲又进步将各层钢梁连接螺栓又进步将各层钢梁连接螺栓又进步将各层钢梁连接螺栓又进步将各层钢梁连接螺栓 处设月牙孔 混凝土楼板与环梁设缝断开处设月牙孔 混凝土楼板与环梁设缝断开损害了结构整体性损害了结构整体性处设月牙孔 混凝土楼板与环梁设缝断开处设月牙孔 混凝土楼板与环梁设缝断开损害了结构整体性损害了结构整体性 如下图所示如下图所示如下图所示如下图所示如下图所示如下图所示如下图所示如下图所示 32 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 板厚板厚130130板厚板厚130130 设缝断开设缝断开设缝断开设缝断开设缝断开设缝断开设缝断开设缝断开 板厚板厚400400设超大预应力设超大预应力板厚板厚400400设超大预应力设超大预应力 原标书设计结构平面原标书设计结构平面原标书设计结构平面原标书设计结构平面 33 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 原标书设计结构平面原标书设计结构平面原标书设计结构平面原标书设计结构平面 4 34 3设计优化与深化设计优化与深化4 34 3设计优化与深化设计优化与深化 4 3 14 3 14 3 14 3 1 精细化结构自重施工模拟精细化结构自重施工模拟精细化结构自重施工模拟精细化结构自重施工模拟4 4 3 3 1 1 4 4 3 3 1 1 精细化结构自重施工模拟精细化结构自重施工模拟精细化结构自重施工模拟精细化结构自重施工模拟 本工程结构自重占总重本工程结构自重占总重70 70 以上以上 用用5252个计算模型精细化逐层个计算模型精细化逐层本工程结构自重占总重本工程结构自重占总重70 70 以上以上 用用5252个计算模型精细化逐层个计算模型精细化逐层 生成结构生成结构逐层找平找正逐层找平找正发现仅下部环梁受较大拉力发现仅下部环梁受较大拉力约为标约为标生成结构生成结构逐层找平找正逐层找平找正发现仅下部环梁受较大拉力发现仅下部环梁受较大拉力约为标约为标 书设计拉力的书设计拉力的书设计拉力的书设计拉力的2 2 32 32 3 3中中上上部环梁拉力很小中部环梁拉力很小中上上部环梁拉力很小部环梁拉力很小同时发现在后期附加同时发现在后期附加同时发现在后期附加同时发现在后期附加书设计拉力的书设计拉力的书设计拉力的书设计拉力的 中部环梁拉力很小中部环梁拉力很小中部环梁拉力很小中部环梁拉力很小同时发现在后期附加同时发现在后期附加同时发现在后期附加同时发现在后期附加 静 活载作用下静 活载作用下结构顶点由北向南弹性侧移达结构顶点由北向南弹性侧移达5cm5cm静 活载作用下静 活载作用下结构顶点由北向南弹性侧移达结构顶点由北向南弹性侧移达5cm5cm 34 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 结构施工过程模拟结构施工过程模拟结构施工过程模拟结构施工过程模拟 35 空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展空间结构理念在高层建筑中的应用与发展 4 3 24 3 2混凝土徐变效应分析混凝土徐变效应分析4 3 24 3 2混凝土徐变效应分析混凝土徐变效应分析 建筑结构平面布置内筒北移建筑结构平面布置内筒北移建筑结构平面布置内筒北移建筑结构平面布置内筒北移2m2m2m2m南侧外挑南侧外挑南侧外挑南侧外挑5m5m5m5m北侧北侧北侧北侧1 1 1 1 28282828层楼层楼层楼层楼建筑结构平面布置内筒北移建筑结构平面布置内筒北移建筑结构平面布置内筒北移建筑结构平面布置内筒北移2m2m2m2m南侧外挑南侧外挑南侧外挑南侧外挑5m5m5m5m北侧北侧北侧北侧1 1 1 1 28282828层楼层楼层楼层楼 板抽空 形成入口大堂板抽空 形成入口大堂建筑师要求同层柱截面相同建筑师要求同层柱截面相同这样这样板抽空 形成入口大堂板抽空 形成入口大堂建筑师要求同层柱截面相同建筑师要求同层柱截面相同这样这样 重力荷载下南侧交叉柱压应力约为北侧交叉柱压应力重力荷载下南侧交叉柱压应力约为北侧交叉柱压应力重力荷载下南侧交叉柱压应力约为北侧交叉柱压应力重力荷载下南侧交叉柱压应力约为北侧交叉柱压应力2 2 2 2倍倍倍倍重力荷载下南侧交叉柱压应力约为北侧交叉柱压应力重力荷载下南侧交叉柱压应力约为北侧交叉柱压应力重力荷载下南侧交叉柱压应力约为北侧交叉柱压应力重力荷载下南侧交叉柱压应力约为北侧交叉柱压应力2 2 2 2倍倍倍倍 世界各国混凝土徐变研究表明世界各国混凝土徐变研究表明混凝土长期徐变变形一般约混凝土长期徐变变形一般约世界各国混凝土徐变研究表明世界各国混凝土徐变研究表明混凝土长期徐变变形一般约混凝土长期徐变变形一般约 为弹性压缩变形的为弹性压缩变形的1 51 5 2 2倍倍为弹性压缩变形的为弹性压缩变形的1 51 5 2 2倍倍 因此因此因此因此在包括结构自重的总重力荷载作用下在包括结构自重的总重力荷载作用下在包括结构自重的总重力荷载作用下在包括结构自重的总重力荷载作用下结构顶点由北结构顶点由北结构顶点由北结构顶点由北因此因此因此因此在包括结构自重的总重力荷载作用下在包括结构自重的总重力荷载作用下在包括结构自重的总重力荷载作用下在包括结构自重的总重力荷载作用下结构顶点由北结构顶点由北结构顶点由北结构顶点由北 向南侧移变形向南侧移变形估计最终将达到弹性侧移估计最终将达到弹性侧移5cm5cm的的向南侧移变形向南侧移变形估计最终将达到弹性侧移估计最终将达到弹性侧移5cm5cm的的 1 51 5 2 2 70 30 170 30 1 5 5 6 76 7倍倍 1 51 5