《上海环球金融中心结构设计（精简版）》

1、上海环球金融中心结构设计（精简版）目录：（1）工程概况 （2）结构体系 （3）超限内容 （4）设计依据（5）地震工程研究（6）风工程研究 （7）结构计算 （8）结构构件及节点设计工程概况拟建中的上海环球金融中心位于上海陆家嘴金融贸易区，坐落于陆家嘴绿地对面。此建筑为多功能的摩天大楼，主要用作办公室用途，但也有一些楼层用作包括办公室、宾馆、商贸、零售、展览及其它公共设施。大楼地上101层，地下3层，地面以上高度为492米。当该建筑建成时，有可能成为世界上最高的建筑物。主楼建筑面积为252,935 m2，裙房为33,370 m2，地下室为63,751 m2。地基基础地质概况本场地位于长江支流黄埔江

2、的一个河湾附近。本场地土壤为全新世（近代的）、上更新世及中更新世冲积、三角洲沉积、海岸积土及浅海洋沉积土。花岗底岩位于本场地下大约275m深处。基础：本大楼的基础形式为桩筏基础。主楼范围的桩已于1997年10月到1998年7月期间施工完成，桩基采用直径为700mm的钢管桩，桩顶标高19.000，桩长4059m。主楼采用厚度约为4.5米的底板，支承于桩基之上，板顶标高14.500。本次设计采用了周边剪力墙、交叉剪力墙和翼墙组成的传力体系，将核心筒剪力墙承受的荷载传递到主楼的四角。裙房的桩基嵌固在二米厚的筏板之上，桩和筏板被设计来抵抗来自地下水的浮力。周边地下连续墙及降水本工程地下三层，地下室的永

3、久周边墙采用厚度约为一米的地下连续墙。地下连续墙能承受施工及正常使用状态的荷载，也用于有效地减少流入场地的地下水。地下水位于地面以下约500mm。在挖掘施工进行中会进行降水，但本工程项目不设永久的降水系统。因此，地下三层的底板将能承受地下水造成的静水压力。主楼结构体系抗侧力体系：为对抗来自风和地震的侧向荷载，大楼同时采用以下三个结构体系：（1）由巨型柱（主要的结构柱），巨型斜撑（主要的斜撑）和带状桁架构成的巨型结构体系；（2）钢筋混凝土核心筒与带混凝土端墙的钢支撑核心筒体系；（3）构成核心筒和巨型结构柱之间相互作用的伸臂桁架体系。以上三个体系共同承担了由风和地震引起的倾覆弯矩。前二个体系承担了

4、由风和地震引起的剪力。巨型结构体系核心筒体系伸臂桁架体系伸臂桁架 - 第19层伸臂桁架体系的功能（1）显著减低建筑物整体变形中的弯曲部分（2）减少由地震及风载所产生直接位于核心筒以下桩基的荷重（3）减少由活荷载引起的核心筒和周边墙体之间楼板的倾斜度（4）为抗侧力体系提供一个重要的附加余度楼层系统标准办公层及酒店层楼面采用普通混凝土与“Lysaght 3W”压型钢板组成的组合楼盖，全厚156mm。在54层以上的设备层及所有设备层相邻上一层，由于布置有带状桁架和伸臂桁架，所以采用总厚度为200mm。的组合楼板，以增强抗侧力体系。在54层以下的设备层，采用一种10mm厚平钢板上浇注190mm混凝土的

5、楼板体系，以进一步加强楼板。楼层的主、次梁采用组合截面或热轧型钢，设计考虑了钢梁与混凝土楼板的组合作用。超限内容高度超限：现设计塔楼地面以上高度为492m。根据高层建筑混凝土结构技术规程，抗震设防烈度为七度，钢框架混凝土核心筒结构的最大高度限制为160m，劲性混凝土框架混凝土核心筒的最大高度限制为190m。本建筑的高度明显地超过了现有规范的限值。高宽比超限：根据高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2002），抗震设防烈度为七度的建筑高宽比（H/B）的限值为7。现设计塔楼底部的尺寸为57.95m，塔楼的高宽比（H/B）为8.5，超过了规范规定的限值。加强层和转换层：本建筑存在一些加强层和转换

6、层，这意味着本建筑可归类为竖向不规则结构。但这些特殊的楼层在整个塔楼高度上的竖向分布有相当程度的规则性，且融合在整个结构体系中。规则分布的加强层和转换层。每十二层一个的带状桁架和核心筒转换桁架。三个三层楼高的伸臂桁架。结构设计依据设计使用年限：主楼为100年，裙房为50年，结构类型 乙类建筑（重要建筑）地震工程研究计算机分析（动态反应谱分析、弹性时程分析、静力推覆（Pushover）分析）试验：地震振动台试验动力反应谱分析动力反应谱分析包括了足够的振型，使建筑物质量的参与度超过百分之九十。每一振型的峰值反应均采用CQC方法组合。分析考虑了双向的水平地震作用效应和扭转的影响。单向反应谱分析考虑了

7、0度、45度、90度和135度四个方向。双向反应谱分析下表列出的四个工况。地震振动台试验本工程由同济大学土木工程防灾国家重点实验室、土木工程学院结构工程与防灾研究所进行模拟地震振动台试验研究。主要内容如下：测定结构模型的动力特性：自振频率、振型和阻尼比，研究它们在不同水准地震作用下的变化；测定模型结构在分别遭受设防多遇、基本、罕遇不同水准地震作用下的反应，检验结构是否满足三水准的抗震设防要求；观测、分析整体结构薄弱环节；研究分析结构在地震作用下的破坏部位以及破坏模式、破坏机理。对结构设计的建议根据模拟地震振动台试验结果，结构设计中应注意适当增加以下部位构件的刚度、强度和延性，以改善结构的抗震性

8、能。具体如下：（1）建议采取适当措施适当提高第5层和第6层巨型柱的强度和延性；（2）在伸臂桥架、带状桥架与巨型斜撑的交汇处，加强节点的连接；（3）适当加强6层7层楼面钢柱的刚度。风工程研究由设计单位和西安大略大学的边界层风洞试验室完成全面的研究计划包括:上海的风气候研究测力天平试验压力试验环境测试气弹试验结构分析全面的整体分析包括:静力分析 (短期重力和风载)动力反应谱分析弹性时程分析非线性静力推覆(Pushover)分析考虑长期荷载与材料长期性能的静力分析施工过程分析结构构件及节点设计核心筒剪力墙巨型柱巨型斜撑核心筒内转换体系钢支撑上部核心筒体系通过加强楼板和巨型结构联系在一起钢支撑框架在效应上如同在建筑物曲