银行大厦建筑结构分析课件

1、停放在港口的宇宙飞船停放在港口的宇宙飞船银行大厦建筑结构选型案例分析建筑结构选型案例分析目录目录建筑介绍建筑介绍1结构分析结构分析23总结结论总结结论4结构创新结构创新建筑概况建筑概况1诺曼诺曼福斯特建筑设计福斯特建筑设计2位于香港核心区维多利亚港位于香港核心区维多利亚港3由构思到落成需时由构思到落成需时6 6年时间，整座建筑物年时间，整座建筑物高高180m,180m,共有共有4646层楼面及层楼面及4 4层地库，使用层地库，使用了了30,00030,000公吨钢及公吨钢及4,5004,500公吨铝建成。公吨铝建成。奥韦奥韦阿鲁普结构设计阿鲁普结构设计香港中国银行东南侧香港中国银行东南侧结构师

2、简介结构师简介Text奥韦奥韦阿鲁普（阿鲁普（Ove Ove Arup,1895.4.16Arup,1895.4.161988.2.51988.2.5司令级不列颠帝国勋章获得者司令级不列颠帝国勋章获得者英国土木工程师协会会员英国土木工程师协会会员国际著名工程咨询公司奥雅纳的创始人国际著名工程咨询公司奥雅纳的创始人悉尼歌剧院，香港汇丰银行大厦悉尼歌剧院，香港汇丰银行大厦英国结构师协会会员英国结构师协会会员目录目录建筑介绍建筑介绍1结构分析结构分析2结构创新结构创新3总结结论总结结论4设计理念设计理念1.1.在建筑上要有与在建筑上要有与众不同的独特外貌众不同的独特外貌 以新颖的结构以新颖的结构体系

3、表现建筑体系表现建筑2.2.在使用上要有最在使用上要有最大的灵活性和可变大的灵活性和可变性性能充分适应发能充分适应发展中的银行业展中的银行业的需求的需求3.3.能充分利用占地能充分利用占地面积面积符合香港的城符合香港的城市规划市规划结构体系结构体系悬挂体系分类悬臂帽顶悬臂帽顶的单筒式的单筒式拱式拱式悬臂梁悬臂梁多筒式多筒式悬索桥式悬索桥式体系特点体系特点1主构架虽然承受压主构架虽然承受压弯，但是由于截面弯，但是由于截面尺寸较大，稳定承尺寸较大，稳定承载力较高，强度能载力较高，强度能够充分发挥够充分发挥2吊杆是次构件，虽吊杆是次构件，虽然截面尺寸小，但然截面尺寸小，但是由于仅承受拉力是由于仅承受

4、拉力，强度也能得到充，强度也能得到充分发挥。分发挥。3巨型钢结构悬挂体巨型钢结构悬挂体系能够充分利用材系能够充分利用材料强度。料强度。一般采用钢结构一般采用钢结构选择原因选择原因建筑规划要求大建筑规划要求大楼底层为全开敞楼底层为全开敞式大空间，与前式大空间，与前面的皇后广场自面的皇后广场自然地连成一片。然地连成一片。钢结构悬挂体系钢结构悬挂体系由于开场底层限由于开场底层限制了上部框架落制了上部框架落地，最后确定采地，最后确定采用钢结构悬挂体用钢结构悬挂体系。系。体系介绍体系介绍平面为平面为72*55m，高，高180m，地面以上，地面以上43层，层，采用巨型桁架，分采用巨型桁架，分5层悬挂层悬挂

5、在在8根巨型格构式柱上。根巨型格构式柱上。体系介绍体系介绍 每根格构柱为每根格构柱为 4.8 m4.8 m5.1 m5.1 m，四角为四根圆形钢管，底，四角为四根圆形钢管，底层钢管为层钢管为1 400 mm1 400 mm100 mm100 mm，向上逐渐减小，顶层钢管，向上逐渐减小，顶层钢管为为800 mm40 mm。受力分析受力分析1框架结构中杆件以框架结构中杆件以受弯为主，截面刚受弯为主，截面刚度主要取决于截面度主要取决于截面高度，但过大的截高度，但过大的截面高度势必增加层面高度势必增加层高，或使得结构构高，或使得结构构件与建筑功能发生件与建筑功能发生矛盾。矛盾。2巨型框架的概念实巨型框

6、架的概念实际上是把框架梁柱际上是把框架梁柱截面大幅度提高，截面大幅度提高，把每一栋高层框架把每一栋高层框架结构划分成很少几结构划分成很少几层，每层的梁柱都层，每层的梁柱都特别大。特别大。传力方式传力方式各楼楼面将荷载传递给各楼楼面将荷载传递给杆杆1 1，2 2，所以受力为均布，所以受力为均布荷载。荷载。传力方式传力方式杆杆1 1，2 2可视为简支梁，作用可视为简支梁，作用在在C C点的合力是竖直向下。点的合力是竖直向下。传力方式传力方式最终可等效为一个竖向力，一个水平力和最终可等效为一个竖向力，一个水平力和力偶。力偶。受力分析受力分析利用合理的形体利用合理的形体竖向荷载集中在主竖向荷载集中在主

7、要承重构建上要承重构建上设置刚性横梁设置刚性横梁（或桁架）（或桁架）提高高层结构体系整体承载力和抗侧移提高高层结构体系整体承载力和抗侧移能力的有效措施能力的有效措施受力分析受力分析 当没有刚性横梁时，筒体和外框架都当没有刚性横梁时，筒体和外框架都是独立弯曲变形，侧移较大；若设置是独立弯曲变形，侧移较大；若设置顶层刚性横梁，当筒体在水平力作用顶层刚性横梁，当筒体在水平力作用下产生弯曲变形时，下产生弯曲变形时，刚性横梁的转动刚性横梁的转动会受到两侧外柱的约束，从而在外柱会受到两侧外柱的约束，从而在外柱中产生很大的轴力，一侧受拉，一侧中产生很大的轴力，一侧受拉，一侧受压，形成与倾覆力矩反向的抵抗力受

8、压，形成与倾覆力矩反向的抵抗力矩矩。由于这两个轴力的力臂很大。由于这两个轴力的力臂很大(等于等于结构总宽结构总宽)，这个反向力矩大大减小了，这个反向力矩大大减小了核心筒的弯矩和侧移。对于以核心筒核心筒的弯矩和侧移。对于以核心筒为主要抗侧力结构的体系，横梁需要为主要抗侧力结构的体系，横梁需要更大的刚度，通常利用一至二个楼层更大的刚度，通常利用一至二个楼层高度作为横梁高度作为横梁(或桁架或桁架)高度。高度。结构与功能结构与功能电梯间、工作间、厕所等都布电梯间、工作间、厕所等都布置在两排组合柱的外侧，因此置在两排组合柱的外侧，因此中央部分在使用上有很大的灵中央部分在使用上有很大的灵活性可能。活性可能

9、。采用巨型框架结构，巨型横梁采用巨型框架结构，巨型横梁下的楼层，没有中间小柱，可下的楼层，没有中间小柱，可以布置餐厅，会议厅以及游泳以布置餐厅，会议厅以及游泳池等需要大空间的楼层。池等需要大空间的楼层。结构与功能结构与功能楼层平面中，东西两组组合柱由楼层平面中，东西两组组合柱由3.5m宽的通道带相联，宽的通道带相联，通道带上铺设半透明预制嵌板，使楼层平面的中央部分通道带上铺设半透明预制嵌板，使楼层平面的中央部分能透进自然光。通道带之间的使用面积铺设能透进自然光。通道带之间的使用面积铺设11.1m长，长，2.4m宽的预制钢楼板，每块楼板都可拆卸移动，而不宽的预制钢楼板，每块楼板都可拆卸移动，而不

10、影响整个结构，因而影响整个结构，因而可可“舍弃舍弃”某些楼板，某些楼板，形成小尺度的中庭，形成小尺度的中庭，布置自动扶梯解决局布置自动扶梯解决局部垂直交通。部垂直交通。结构与抗震结构与抗震巨型悬挂体系将整个建筑悬挂在大型巨型悬挂体系将整个建筑悬挂在大型主构架上，避免地震的直接冲击，从主构架上，避免地震的直接冲击，从而可以大幅度减小建筑物所受到的地而可以大幅度减小建筑物所受到的地震作用。震作用。目录目录建筑介绍建筑介绍1结构分析结构分析2结构创新结构创新3总结结论总结结论4结构创新结构创新1.最新结构技术最新结构技术v大厦采用超高层建筑史上首次运用的最新结构大厦采用超高层建筑史上首次运用的最新结

11、构技术，巨型悬挂体系，整幢大楼垂直偏差仅技术，巨型悬挂体系，整幢大楼垂直偏差仅2厘厘米，楼顶部的晃动连半米都不到，这是世界高楼米，楼顶部的晃动连半米都不到，这是世界高楼中最出色的，还可以保证中最出色的，还可以保证12级大风不倒，同时能级大风不倒，同时能抗抗7级地震。级地震。结构创新结构创新2.商品混凝土和散装水泥应用技术商品混凝土和散装水泥应用技术v该技术应用于地下连续墙，钻孔灌注桩，基坑该技术应用于地下连续墙，钻孔灌注桩，基坑围护、支撑，主楼核心商、复合巨型柱。楼板等围护、支撑，主楼核心商、复合巨型柱。楼板等工程部位。应用的总量达到了工程部位。应用的总量达到了157000立方米。立方米。结构

12、创新结构创新3.粗直径钢筋连接技术粗直径钢筋连接技术v大厦的核心筒和巨型柱的模板均采用定型加工大厦的核心筒和巨型柱的模板均采用定型加工的钢大模，所以在核心筒与楼面梁的钢筋连接处，的钢大模，所以在核心筒与楼面梁的钢筋连接处，主楼旅馆区环板与核心筒钢筋连接处，巨型柱与主楼旅馆区环板与核心筒钢筋连接处，巨型柱与楼面梁的钢筋连接处，采用锥螺纹连接的施工技楼面梁的钢筋连接处，采用锥螺纹连接的施工技术。术。 结构创新结构创新4.新型模板与脚手架应用技术新型模板与脚手架应用技术v香港汇丰银行大厦的主体结构层高变化多，还香港汇丰银行大厦的主体结构层高变化多，还存在墙体收分和体型变化。存在墙体收分和体型变化。v

13、因此在主楼核心筒施工中，自行设计制造了因此在主楼核心筒施工中，自行设计制造了“分分体组合自动调平整体提升式钢平台模板体系体组合自动调平整体提升式钢平台模板体系”。结构表皮结构表皮n 预制铝镶板，用檩托固定，系在构架上，然后预制铝镶板，用檩托固定，系在构架上，然后在边缘密封。许多大楼都用过铝覆面，不过因在边缘密封。许多大楼都用过铝覆面，不过因为没有完全平坦。为没有完全平坦。n 外墙大体上用玻璃制作，以整套垂直窗棂支外墙大体上用玻璃制作，以整套垂直窗棂支撑，藉此强化透明感。撑，藉此强化透明感。结构的缺点结构的缺点1巨型悬挂体系结构巨型悬挂体系结构的设计和施工都的设计和施工都 比较复杂，一般都比较复杂，一般都是为了适应建筑规是为了适应建筑规划的要求才会采用划的要求才会采用这种结构体系这种结构体系2由于构件刚度增大由于构件刚度增大，温度，收缩和局，温度，收缩和局部压力的影响也会部压力的影响也会加剧，节点构造上加剧，节点构造上也会出现新的问题