超高层建筑伸臂加强层结构设计的若干问题

超高层建筑伸臂加强层设置位置和数量会受到多种因素的影响,对加强层位置的设置要求进行分析,并对一道或多道加强层组合位置进行研究,然后对建筑物顶部设置加强层进行探讨。

超高层建筑伸臂加强层结构设计相关问题研究

近年来,随着建筑业的不断发展与城市化进程的不断加快,城市中出现了越来越多的超高层建筑项目。超高层建筑是在常规高层建筑的基础上发展形成的一种高度更高、层数更多的建筑,它比常规高层建筑的设计要求更高、难度更大。一般在超高层建筑中都会设置伸臂加强层结构,这亦是一项重难点设计问题。本文首先分析了超高层建筑伸臂加强层结构设置位置的选择原则,然后结合实际案例对超高层建筑伸臂加强层结构设计的相关问题进行了研究,希望对这方面工作有所助益。

超高层建筑伸臂加强层结构设计的若干问题

对当前超高层建筑伸臂加强层结构设计的一些问题进行了讨论,指出了加强层位置和数量对超高层建筑的顶点位移、基本周期、顶部风振加速度、层间位移角、框架倾覆力矩、墙体拉力等的影响。经分析给出了结合控制目标设置加强层位置和数量的选择方法,对顶部设置加强层进行讨论,结果表明顶部加强层并非较优选择,同时提出了伸臂桁架构件截面的设定方法,结合工程实例说明该方法的应用。

昆明华润中心T1超高层塔楼结构设计分析

昆明华润中心T1塔楼为8度抗震设防的超高层建筑,建筑总高度为297m,是带加强层的钢管混凝土框架-型钢(钢板)混凝土核心筒混合结构体系。利用有限元软件研究了采用减轻结构自重、合理控制剪力墙受拉应力、设置有限刚度的加强层和设置屈曲约束支撑等技术后,整体结构在地震作用下的变化,同时研究了地震作用下构件的受力特点。结果表明:整体结构的抗侧刚度提高,同时材料用量减少。结构的各项指标满足规范要求,能达到预期的抗震性能目标。

钢-砼混合框筒结构超高层建筑结构设计关键技术

某钢-砼混合框筒结构超高层建筑总高度250m,结构位于风荷载较大、地震作用也较大的地区,根据建筑的功能要求,进行伸臂加强层位置方案比选,结合该高层结构超限情况进行抗震性能分析,运用基于性能的抗震设计方法,根据结构抗震性能目标分别确定了关键构件、普通竖向构件和耗能构件的性能水准,进行多遇地震、中震下结构计算分析和罕遇地震下结构弹塑性分析,采取针对超限的措施,实现了预期的性能目标。

南京德基广场三期超高层建筑结构设计

由于建筑平面、立面上的需求,塔楼在底部存在较大收进且结构角部在中、高区逐层内收,为避免过多的转换结构构件,最终采用斜柱的方式满足建筑要求;为解决结构侧向刚度不足的问题,设置了伸臂桁架加强层,是一个颇具有代表性的有较多斜柱的带加强层超高层建筑结构。以层间位移角为约束条件,基于增量敏感性优化方法对伸臂桁架的位置及设置道数进行研究分析,基于力学原理分析了斜柱结构的受力机理,并对受其影响的钢梁、楼板进行专项分析,通过ABAQUS有限元软件对分叉柱关键节点进行有限元分析。结果表明:在斜柱楼层范围内,斜柱轴力产生的水平力在核心筒墙体内会造成水平剪力,其拉、压受力特性与斜柱倾斜方向相关,应重点对内倾柱进行加强。斜柱转折处的楼板受到较大拉力时会发生开裂,因此钢梁应考虑能独立承担斜柱的水平分力,按拉、压弯构件进行强度验算。斜柱转折楼层、伸臂加强层及其相邻楼层,均为楼板应力较大位置,设计中需重点关注及加强。通过专项分析加强后主体结构能达到预定的性能目标,且结构关键构件在罕遇地震下不屈服,具有良好的延性。

深圳恒裕后海金融中心B、C塔超大高宽比超高层建筑结构设计

深圳恒裕后海金融中心B、C塔楼结构高宽比接近11,核心筒高宽比接近35,为沿海地区高宽比超大的超高层建筑。根据场地周边环境,合理确定了塔楼不同方向的地面粗糙度类别,得到了更准确的风荷载值。针对超大高宽比引起结构刚度弱的特点,选择受力合理的框架-核心筒结构形式,并在不同避难层设置伸臂桁架加强层或黏滞阻尼器,以提高结构的抗侧刚度或附加阻尼。由于场地岩层埋深很深,确定采用后注浆工艺的旋挖成孔灌注桩基础。为进一步优化设计,放松了风荷载作用下结构楼层位移角限值,但确保结构构件承载力及抗震安全性满足要求。同时对阻尼器设置、加强层方案及高含钢率的型钢混凝土柱进行了介绍。

粤海金融中心超限高层结构设计

粤海金融中心塔楼A地上建筑高度284.0m,采用带一道伸臂桁架加强层的钢管混凝土柱钢框架+钢筋混凝土核心筒混合结构。其外框由8根柱距为25.5m的巨型钢管混凝土柱和四角悬挑约11m的钢梁组成,为超200m高且仅有8根巨柱组成的带大跨度、大悬挑楼盖的框架-核心筒结构。为提高结构的抗侧刚度,在38层(避难层)设置一道伸臂桁架,与伸臂桁架相连的剪力墙内设置钢桁架。本项目存在扭转不规则、偏心布置、楼板不连续、含加强层等多项超限项,按照设定的性能目标,对结构进行弹性计算、中震验算,并采用Perform-3D软件进行了罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,针对薄弱部位采取了有针对性的加强措施。结果表明:各项指标均满足规范要求,结构受力合理,安全经济。