调研报告土072崔宇

1、高层建筑结构设计调研报告班级 土 07-2班姓名崔宇学号2号我所选择的调研工程是位于北京东三环的国贸三期工程， 经过我向相关人员 询问得知该工程的基本概况如下：北京的国贸三期总层高的高度约为330米。在设计过程中有很多难题， 结构设计的主要难点还是在北京这一高烈度地区建设超 高层大楼 ,如何能综合考虑结构的安全性与经济性的要求 , 在结构设计过程中 ,各 种结构类型及不同材料的使用都经过讨论研究。 最终的结构体系是一个组合支撑 框架核心筒和组合周边刚性框架筒 , 在机电层再辅以伸臂桁架连接内外筒。由于 塔楼外立面宽度逐渐收小 ,结构上采用了 3层腰桁架 , 而在腰桁架之间柱子的数量 逐渐减少。

2、塔楼的底部是8层高带转换桁架的V型柱,既符合建筑上对五星级酒店 和甲级写字楼首层宏大的主入口的要求 , 同时又可平缓地过渡到上部的抗弯刚 架。结构体系中根据不同的部位相对采用了各种类型的组合构件来满足刚度 , 延 性以及冗余度的要求 , 并达到最好的性能价格比。工程大规模应用了组合钢板墙 (C2SPW这一新型结构体系,以增加剪力墙的抗剪承载力和刚度,并改善延性。结 构设计中运用了有限元分析及非线性弹塑性时程分析来评估结构的性能及确保 建筑物在不同地震水准下的安全性。外框结构体系设计 :(1) 钢支撑框架。抗侧力体系和竖向受力体系相结合 , 这 可能是最有效的结构体系。 为了在结构效率、 建筑性

3、能及建筑设计意图之间达到 最佳综合效果 , 对不同的三角形形状的效果也进行了研究。方案中角部采用框架 梁以避免大型构件以很小角度连接所产生的加工问题。 (2) 钢斜交框架。为了改 善建筑性能和建筑外观 , 这两个斜交框架方案是从方案 1中间续地移除一对斜撑 构件发展而来。方案很好地改善了窗口的空间 , 也减少了复杂的十字交叉节点 , 降低施工的难度。体系的优势在于它是一个混合体系 , 综合利用了倾斜构件的轴 向刚度和斜柱 /梁节点的弯曲刚度。 (3) 抗弯框架。在所有的方案中 , 抗弯框架提 供了最好的外部景观。最初所有的楼层柱距都是 5m,然而最终酒店层柱距确定为 516n而办公层柱距为41

4、2m由于塔楼外轮廓向上逐渐缩小,部分角部的柱子需要 删除。为了减小角部的悬挑长度 ,柱网在腰桁架上下错开了半个柱距。腰桁架设 于68层，2830层以及5456层的机电层。在底部两层转换腰桁架下采用 了V型外框斜柱使首层的柱距达到1112m,满足了大堂入口处的建筑要求,同时也 强化了周边框架的抗侧力作用。组合构件设计 :组合柱尤其是在核心筒角部 , 受到轴力和双向弯矩的作用。 由 于在国内规范中没有相关规定 , 参考英国规范 (BS 5400) 的设计方法 , 采用国内规 范的材料系数进行设计。同时 , 进行了截面有限元分析以校核计算结果。结果表 明,对于矩形组合柱，英国规范的方法较有限元方法略

5、为保守。但是 L型以及其它 复杂形状的组合柱就不在规范的范围了。 有限元分析表明这种不对称的截面的轴 力弯矩相关曲面是空间扭曲的。 因此在设计中采用了有限元分析的方法来得到承 载力曲线,同时再以试验结果进一步证实。组合钢板墙(C2SPW在北美和日本的地 震区已经得到了应用,在IBC2002 /A ISC 2002 425 和日本规范中已经包含 了相关规定。组合钢板墙指由钢板以及钢板一侧或两侧的钢筋混凝土组成的组合 墙, 并带有型钢或组合构件作为边界构件。 在钢筋混凝土的约束下 , 组合钢板墙的 整个钢板可以达到抗剪屈服强度 , 优于纯钢板墙只有在对角受拉区域有效的受剪 承载力。组合钢板墙的组合

6、机制提供了很好的延性和抗侧刚度 ,而且如果钢板两 边都有混凝土则无需再做防火措施。由于构件在国内可能是首次使用 ,设计的准 则经过认真的考虑。组合墙的构件内力调整系数按钢筋混凝土墙的规定 , 而钢板 的受剪承载力足以承担所有剪力。另一方面为保证墙体在小震下的刚度和性能 , 外包的混凝土墙体也设计为要抵抗根据组合截面的刚度比例而分配的小震剪力 , 但不另加内力调整系数。在工程基本完成时 , 中国建筑科学研究院于 2007年对各 种形式的组合剪力墙进行了试验研究 , 结果表明在混凝土墙内加入四边有型钢边 缘构件的钢板可大幅度提高墙的承载力而保持相当的延性。 研究同时进一步建议 了组合钢板剪力墙的抗剪截面限值条件中可计入钢板及暗钢柱的受剪承载力 ,对 于高层建筑中剪力墙厚度受抗剪截面条件控制时提供了有效的解决方法。结论：(1) 国贸三期主塔楼采用了筒中筒的结构体系 , 包括一个组合支撑框架 核心筒和组合周边刚性框架筒。在机电层再辅以伸臂桁架连接内外筒 , 并采用了 组合钢板墙和异形SR(柱等新型结构形式。采用LS