上海浦东国际金融大厦结构设计

上海浦东国际金融大厦结构设计设计重点:1.转换层结构2.风荷载取值浦东国际金融大厦照片浦东国际金融大厦设计简介工程简介上海浦东国际金融大厦为地下3层，地上53层，屋面以上还有2层设备机房，建筑高算至53层屋面230米。建筑面积共11.4万平方米。建筑使用功能地下室主要为停车库、设备机房。低层部裙房主要为银行、商店、餐厅等商业设施。中层部分为办公用房。高层部分为单元办公用房。建筑概况况:建筑高度度230m建筑层数数地地上上53层层地下3层层标准层层层高7～35层3.9m36～53层3.6m下部标准准层平面面尺寸（（轴线））：48x48m2上部标准准层平面面尺寸(梭子形形轴线)：长长轴——60.67m短轴—31.5m结构类型型钢钢-砼混合合框筒结结构建筑面积积114,650m2基础φφ609*14*30000钢钢管桩基基建筑平面面建筑立面面结构简介介上部结构构体系金融大厦厦为混合合结构高高层建筑筑，由于于建筑立立面的内内收，使使结构沿沿高度划划分为几几个部分分，1).中中层和和低层部部分结构构内部为为由钢筋筋砼剪力力墙组成成的中央央核心筒筒，外部部框架低低层部为为钢骨砼砼柱，内内外的连连接为钢钢梁；2).转转换换部分中中央核心心筒为钢钢筋砼剪剪力墙加加钢梁钢钢柱组合合结构，，外部为为钢柱，，内外连连接为钢钢梁；3).高高层部分分内部为为钢筋砼砼筒体，，外部为为钢柱，，内外之之间用钢钢梁连接接。结构体系系低层部标标准层平平面高层部标标准层平平面基础形式式全钢筋混混凝土地地下室，，地下室室底板厚厚：主楼楼部分3.2米米，裙楼楼部分1.5米米。主楼桩基基采用φφ609.6××14钢钢管桩，，桩长30米,分上下下两节。。桩尖持持力层为为7－（（2）层层细粉砂砂土层，，桩尖入入土深度度46米米。基础设计计思想，，以选择择合适的的桩长控控制最终终沉降量量，以及及通过对对地下室室底板刚刚度、内内力调整整而达到到建筑物物主裙楼楼间不设设沉降逢逢的设计计目标。。主要结构构材料混凝土强强度：核心筒地地下B3~地地上33层C5034层~顶顶层C40外框柱主主楼C50裙楼C40楼板C30地下室C40钢构件强强度：钢结构框框架梁柱柱：fy=330N/mm2楼面体系系次梁：：fy=240N/mm2钢管桩桩桩基资料料钢材材质质：低合合金钢。。钢材强度度：fy=355N/mm2桩经：φφ609.6桩长m）：主主楼桩30，分分两节。。裙楼桩25，分分两节。。桩顶标高高（绝对对标高））：主楼楼11.80裙楼10.10上部结构构整体计计算分析析由于建筑筑体形特特殊，下下部为正正方形平平面，上上部为梭梭子形平平面，梭梭子形长长轴为正正方形对对角线。。无任是地地震主动动方向，，还是主主要受风风荷方向向，设计计应考虑虑四个方方向，分分别为x、y、、u、v。计算分析析主轴方方向结构基本本周期ETABS程序序计算结结果,前前6个自自振周期期：14.2238924.0396831.4691041.1360250.6361460.62524抗风设计计建筑高度度达230米为为超高层层建筑，，抗风设设计已属属于非一一般高度度建筑概概念，风风荷载取取值有必必要进一一步分析析。建筑筑平面上上层部、、下层部部变化很很大，受受风压体体形系数数规范已已无法查查找。为为此进行行模型风风压测试试风洞试试验和采采用理论论推导计计算建筑筑所受风风荷载，，与现有有规范计计算风荷荷载进行行比较，，是结构构设计的的必要前前提。风向高层中底层μs计算宽μs计算宽u---u1.431.51.1560.7v---v1.260.71.1560.7x---x1.442.01.449.5y---y1.442.01.449.5以规范公公式计算算所得风风荷载，，简称为为规范风风力。以风工程程理论公公式推导导所得风风荷载,简称理理论风力力。以弹性模模型在六六分量动动态天平平实测的的值推算算建筑所所得风荷荷载，简简称为风风洞试验验。下表为以以规范公公式计算算所得风风荷载和和风工程程理论公公式推导导所得风风荷载。。规范风风力表示示以规范范公式计计算所得得风荷载载，理论论风力表表示风工工程理论论公式推推导所得得风荷载载。层数层高高度规范风力理论风力倾覆力矩倾覆力矩搂层风力每米风力搂层风力每米风力规范风力理论风力503.60197.40704.15195.60651.80181.06138999.21128665.32453.60179.40668.66185.74602.10167.25119957.60108016.74403.60161.40628.22174.51552.50153.47101394.7189173.50353.60143.40591.88164.41499.50138.7584875.5971628.30303.90124.50597.44153.19536.60137.5974381.2866806.70253.90105.00553.37141.89498.50127.8258103.8552342.50203.9085.50482.67123.76446.80114.5641268.2938201.40153.9066.00427.22109.54384.3098.5428196.5225363.80103.9046.50368.7994.56320.9082.2817148.7414921.8554.0027.00308.5377.13355.6090.038330.319601.2016.006.00252.2942.0581.6014.841513.74489.60合计30885.7827881.804348602.763798741.38下表为以以规范公公式计算算所得风风荷载和和风工程程理论公公式推导导所得风风荷规范风力力楼层力力和理论论风力楼楼层力比比较图表表规范风力力倾覆力力矩和理理论风力力倾覆力力矩比较较图表规范风力沿沿高度分布布和理论风风力沿高度度分布比较较图表风洞试验弹弹性模型在在六分量动动态天平实实测的最大大值推算建建筑结构原原型，在不不同屋顶风风速时的基基底剪力、、倾覆力矩矩、纽矩。。见下表：基底剪力规范风力/理论论风力/风洞洞试验=30885/27881/26090=1/0.9/0.75倾覆力矩规范风力/理论论风力/风洞洞试验=4348602/3798741/3555500=1/0.87/0.82抗震设计多遇地震作作用下的结结构计算分分析采用振振型分解反反应谱法，，分别计算算四个地震震方向。设计地震荷荷载按上海海市标准《《建筑抗震震设计规范范（DBJ08-9-92））》确定。。罕遇地震作作用下的结结构计算分分析采用时时程分析法法，最大加加速度为220gal，持时时30秒。。地震波取取用ELCENTRO、TAFT、SHANGHAI人人工波等波波。计算位移采用ETABS程序序进行计算算分析，风风荷作用和和地震作用用下的位移移计算值：：风荷作用位位移，最大大层间位移移发生在46～49层为1/530。。地震作用下下位移，，最大层间间位移发生生在52～～53层为为1/632。规范风荷载载下计算位位移曲线x、v两两个方向地震作用下下V、U两两个方向的的位移曲线线风荷载所产产生的倾覆覆力矩在外外圈柱上生生成了最大大为±443t的附附加轴力，，与长期柱柱轴力1873t相相比，只为为其1/4.2。地震作用下下倾覆力矩矩在外圈柱柱上产生的的最大附加加轴力为±±308t，为长期期柱轴力1873t的1/6.1。罕遇地震作作用下的结结构分析为为抗震设计计的第二阶阶段，采用用时程分析析法，最大大加速度为为220gal，持持时取为30秒。所所用地震波波为ELCENTRO波、TAFT波波和SHANGHAIBDJ波。时程分析的的结果中，，上海人工工地震波SHANGHAIBDJ的的地震效应应最大。U方向的最最大层间变变形角发生生在54层层，为1/120。。V方向的最最大层间变变形角发生生在46层层，为1/134，，均小于控控制值1/70。转换层结构构分析金融大厦体体形变化很很大，由下下部的正方方形平面变变成上部的的梭子形平平面，从23层到30层为过过渡层，从从正方形对对角线向中中间逐层收收小，整个个过渡层高高度有七层层之高，倾倾角60度度。外圈框框架柱上下下无法对齐齐，需设置置结构转换换层。转换层的结结构形式一一般可以有有两种形式式选择：巨大桁架承承托转换斜柱框架转转换巨大桁架承承托转换巨大桁架承承托转换最能实现竖竖向力的转转换，且结结构变形小小，是较经经济的结构构形式。但但由于桁架架布置会影影响建筑设设计及空间间使用。主要特点●变形小，主主要构架变变形为构件件轴心变形形引起。构构件的弯曲曲变形为构构架的次要要变形。●不平衡力力适应性好好。●需控制构构件长度。。斜柱框架转转换框架式结构构变形大，，控制构架架变形主要要为构件抗抗弯特性及及构架节点点刚度决定定，在不平平衡力作用用下变形大大，结构稳稳定性差。。斜柱框架转转换实际工程中中结构为框框筒结构，，平面中央央有钢筋混混凝土剪力力墙筒体，，其抗变形形能力大，，稳定性好好。为此金金融大厦转转换层结构构设计，利利用中央混混凝土核心心筒体抗变变形能力强强的特点，，外圈框架架柱为斜柱柱框架结构构。计算分析由于转换层层部位，斜斜柱框架受受力的复杂杂性。对转转换层进行行截段计算算分析各构构件的受力力大小及不不利因素，，分析结构构安全可靠靠性是金融融大厦结构构设计的重重要内容。。空间分析采用ETABS程序序，对结构构进行截段段分析。对对22层～～39层转转换层部分分进行竖向向荷载下受受力状况计计算。截段计算整体模模型平面框架分析采用SAP90计算程序，分分析转换层的斜斜柱框架的构件件受力。平面框架示意结构计算分析基基本假定：忽略转换层以下下的构件竖向变变形和中央筒体体的砼徐变变形形。从施工上控控制转换层开始始层的楼面水平平度。转换层截段计算算结果分析：（1）平面框架架计算结果各构构件内力很大。。（2）整体空间间计算各构件内内力比平面框架架计算结果要小小。（3）从结构形形式及结构布置置看，竖向荷载载作用下主要是是平面框架，对于外外围框架的作用用很小，可不予予考虑。(4)解解析结果表明转转换层部分，外外框柱的轴向力力在与斜柱转折处，梁的剪力、弯矩矩都相当的大。(5)无论论框架梁柱节点点，还是梁墙节节点都承担了相相当大的弯矩剪力。为保保证整个框架的的成立，及控制制不使节点变形过大，节点点设计及节点的的施工质量之关关重要。(6)对斜斜柱框架在上转转折点楼层处，，该梁的设计是是非一般的受弯构件，而而是压弯构件。。该区域楼面荷荷载必须严格控制，避免梁的压弯失失稳破坏。