广州塔结构设计_图文

1、 第 42 卷 第 6 期 周 定， 等 广州塔结构设计 10 广州塔防腐 、 防火设计 11 整体分析模型假定外伸梁与钢柱连接节点为铰 楼面梁外伸段 在 垂 直 荷 载 、 水 平 荷 载、 温度作用 接， 下除承受轴力 、 梁 平 面 内 剪 力、 弯 矩 外， 还承受梁平 弯 矩， 常 规 的 铰 节 点 （ 如 螺 栓 连 接、 销 面外 的 剪 力 、 轴连接） 均不完全 符 合 假 定 条 件 。 为 保 证 外 伸 梁 段 连接达到安全 、 可 靠、 符 合 设 计 假 定 的 要 求， 发明了 空间万向铰节点， 并根据受力 、 变形情况设计 4 种类 根 据 连 接 条 件 分

2、 为 典 型 节 点、 非典型节 型万向铰， C 型万向 点 。 除对节点进行有限元分析外， 并 对 B， 验证节点设计并对其进 铰节点进行 1 1 节 点 试 验， 行改进 。 节点的应用得到专家的高度认可 。 9. 2 地下室和平台设计 广州塔地下室楼面及平台层采用钢筋混凝土结 构 。 地下室楼层主塔钢管柱和钢斜撑采用外伸钢牛 腿与混凝土梁连接 。 主塔与混凝土平台之间设置了 变形缝， 避免了超长露天平台混凝土收缩 、 温度应力 对主塔的不利影响 。 地下层 2 （ 10m 标高） 平面尺寸 117m × 114m ， 地下层 1 （ 5. 0m 标 高 ） 平 面 尺 寸 17

3、6m × 176m ， 柱 向西延 网采用 8m × 8m 。 平台层（ 7. 2m 标高 ） 向北 、 伸， 延伸部 分 后 施 工， 平 面 尺 寸 达 234m × 234m ， 抽 柱形成 16m × 8m 或 16m × 16m 大跨度的框架梁， 采 用预应力结构 。 混凝土楼面分别采用主次梁与井字 梁布置 。 标高 7. 2m 平台层采取 了 超 长 不 设 缝 的 结 构 措 施： 除与主塔之间设置的变形缝外， 分别沿两个方向 设置 3 条 后 浇 带 （ 包 括 后 施 工 缝， 见 图 39 ） ， 框架主 梁采用有粘结预应力

4、梁， 次梁采用无粘结预应力梁， 考虑 ± 30 温差进 行 整 个 平 台 温 度 应 力 分 析， 按分 析结果增设楼板的 抗 收 缩 钢 筋， 混凝土强度等级采 用 C40 。 采用上述 措 施 以 及 施 工 加 强 养 护 后， 未见 裂缝出现 。 防腐是一个重要的设计内容， 特 对于高耸结构， 别是像广州塔这样的建筑， 一是涂装维修影响营业， 二是体形特殊且 高 度 高， 涂 装 维 修 的 困 难 大。经 过 咨询 、 研究，广州 塔 按 构 件 所 在 位 置 及 涂 装 维 修 难 易程度分为 3 个等 级 处 理： 1 ） 天 线 桅 杆 的 实 腹 段 构 件维护

5、 相 当 困 难， 几 乎 为 不 可 能 维 修 部 位， 采用 Q415NH 可焊接耐候 钢 + 油 漆 防 腐 体 系； 2 ） 外 筒 钢 构件 、 功能层底层构件 、 楼层梁外伸梁 、 腰部支撑 、 天 采用电弧喷铝 + 线桅杆格构段属于 较 难 维 护 部 位， 环氧封闭漆 + 环氧中间漆 + 聚硅氧烷面漆的防腐体 系； 3 ） 除功能层底 层 外 的 楼 层 钢 构 件 为 较 易 维 护 的 部位， 采用环氧富锌底漆 + 环氧中间漆防腐体系 。 外筒是电视塔重要的竖向构件， 但位于室外， 经 防火安全评估， 并通过消防性能化评估， 外伸梁端靠 近楼层部位， 采用外包隔火铝板，

6、免除了如采用防火 涂料粘结失效脱离 产 生 的 隐 患， 同时没有防火涂料 也使外筒表面更 加 美 观 。 其 他 室 内 钢 结 构 的 防 腐 、 防火设计均按照现 行 规 范， 功能层楼层钢构件采用 厚浆型防火材料 。 11 广州塔试验研究简介 为使广州塔 取 得 正 确 、 合 理、 安 全 的 设 计 依 据， 同时对设计理论分 析 和 采 用 的 新 材 料 、 新技术通过 试验进行验证， 保 证 结 构 设 计 安 全。在 业 主 的 安 排 下， 有计划地进行了一系列的试验研究工作， 保证了 电视塔设计的顺利进行 。 试验研究的主 要 项 目 有： 电 视 塔 工 程 场 地

7、气 象 参数分析研究 、 电视塔风洞试验研究 、 外框筒底部透 空区群柱稳定性试 验 研 究 、 细腰段整体稳定性试验 研究 、 钢管柱节点试验研究 、 钢结构万向铰试验研究 4 ， 5 。本文 及振动台模拟 地 震 试 验 研 究， 见 文 仅介绍振动台模拟地震试验研究的主要结论 。 11. 2 振动台模拟地震试验研究7 （ 1 ） 广州塔的振动台 模 拟 地 震 试 验 研 究 由 广 州 大学完成 。 试验模型比例 1 50 （ 图 40 ） 。 地 震 动 参 数曲线取安评报告 的 设 防 烈 度 和 设 计 峰 值 加 速 度， 概率水准取 100 年期限 内 超 越 概 率 5%

8、。 试 验 模 型 模拟了原型结构， 检验了结构的抗震性能， 试验测得 的动力特性 、 结构位移反应 、 结构加速度反应等结果 合理 。 （ 2 ） 广州 塔 振 动 台 试 验 内 容 有 以 下 项 目： 模 态 测定 、 验证扭转影响程度 、 确定薄弱部位和结构破坏 状态 、 检验竖向地震作用的反应 、 检验桅杆和主体结 11. 1 试验研究主要内容 图 39 7. 2m 标高平台层后浇带设置图 构连接段的地震反应 、 研究和验证桅杆的鞭梢效应 、 12 建 筑 结 构 2012 年 （ 5 ） 振动台试验结 论 。 结 构 在 4 种 地 震 波 作 用 经历多遇地震 、 设防烈度地震

9、 、 罕遇地震作用后， 下， 试验宏观现象和实 测 数 据 分 析 表 明， 结构总体上满 足设计目标的抗震设防要求 。 振动台试验结果验证 了结构的计算分析， 通过了广州塔超限审查 。 致谢： 在完成广州塔工程设计中， 得到了业主广 州新电塔工程公司 的 大 力 支 持， 同时也得到聘请的 及 英 国 ARUP 工 顾问专家和咨询 单 位 的 大 力 帮 助， 程顾问 、 各参加科 研 、 试 验 单 位 的 友 好 合 作， 在此表 示感谢 。 参 考 文 献 图 40 振动台试验照片 1 GY 5060 1995 广播电影电视建筑抗震设防分类标 准 S 北京： 中国计划出版社， 1995

10、 2 英国 ARUP 工 程 顾 问，广 州 市 设 计 院 广 州 新 电 视 塔 初步设计说明R 2005 3 GB 50135 2006 高耸结构设计规范S 北京： 中国计 2006 划出版社， 4 王伟明，周定，杨 汉 伦，等 广 州 塔 外 筒 节 点 设 计 研 2012 ， 42 （ 5 ） ： 1621 究J 建筑结构， 5 熊伟， 周定， 王伟明 广州塔结构稳定性设计分析J 2012 ， 42 （ 5 ） ： 1315 建筑结构， 6 CECS 28 ： 90 钢管混凝土结构设计与施工规程S 北 1990 京： 中国计划出版社， 7 GB 50010 2002 混凝 土 结

11、构 设 计 规 范S 北 京： 中 2002 国建筑工业出版社， 8 JGJ 3 2002 高层 建 筑 混 凝 土 结 构 技 术 规 程S 北 2002 京： 中国建筑工业出版社， 9 广州新电视塔振动台试验报告R 广 州： 广 州 大 学， 2005 研究内外筒在地震 水 平 作 用 下 的 协 调 反 应 、 抗震设 计数值分析的试验 验 证 和 对 比 分 析 、 整体结构的抗 震安全性评价 。 （ 3 ） 应力测 定 情 况 。 小 震 作 用 下， 结构处于弹 性状态 。 中震作用下， 局部次要构件接近屈服， 结构 基本处于弹性状 态 。 大 震 作 用 下， 腰部支撑及桅杆 底

12、部部分构件达到 屈 服， 核心筒腰部及底部出现开 裂裂缝 。 （ 4 ） 结构薄弱层和 薄 弱 构 件 。 相 当 于 结 构 标 高 150 300m （ 第 3 透空层段中部） 处的外筒斜撑应力 较大； 相当于 结 构 标 高 272m （ 第 3 透 空 层 段 中 部 ） 处混凝土核心筒结 构 为 结 构 的 薄 弱 部 位； 桅 杆 结 构 的底部区域杆件应力较大 。 结论验证了设计时重点 关注的薄弱部位 。 2011 年广州市设计院工程勘察设计项目获奖情况 （ 部分 ） 一、 百年百项杰出土木工程 中山纪念堂维修工程 2011 年中国土木工程詹天佑奖 二、 广州天河体育中心综合改造及扩建工程 2011 年度全国优秀工程勘察设计行业奖 三、 建筑工程一等奖： 广州塔 建筑工程二等奖： 保利商业水城东岸 建筑工程三等奖： 广州科学城综合研发孵化区 A 组团 A1 A6 栋 保利水城 1 8 栋 广州大学城中山大 学 校 区 -微 纳 尺 度 材 料 国 家 实 验 室 大 楼 / 生命科学国家实验室大楼 广州大学城中山大学校区行政会议中心 建筑结构一等奖： 广州塔 银 津滨腾越大厦 广州国际体育演艺中心 建筑智能化一等奖： 广州国