组合塔式结构及其效能研究

提出组合塔式结构的设计理念与基本形式,并对其受力机理进行了深入研究。组合塔式结构的基本特征是在塔楼之间设置多道连接桁架,形成由多个单塔与连接桁架构成的巨型结构,使结构的整体抗倾覆性能显著提高。深入研究了连接桁架刚度对结构效能的影响,引入了组合塔式结构的整体弯矩系数。研究结果表明:与传统的结构形式相比,组合塔式结构的抗侧力效能显著提高,可以大大突破单塔的高宽比限值,在现有建筑材料与施工技术条件下,能够建造更高的超高层建筑,并成为未来超高层建筑发展的主要方向之一。

北京奥林匹克塔结构设计研究

北京奥运塔由5个纤细的单塔组成,单塔最大高宽比达33,塔顶的观景平台向外悬挑,建筑体型非常复杂。基座大厅主梁跨度大、负载重,室内建筑效果要求高。通过沿高度方向设置多道连接桁架,将5个单塔连接为整体,形成组合塔式结构体系,使结构的侧向刚度与抗倾覆能力大大提高。在各单塔之间设置水平桁架和预应力斜杆临时支撑体系,消除了结构不均匀竖向变形和差异沉降的不利影响。采用节段式风洞试验测试技术,解决了复杂模型测试精度问题。结合高位消防水箱研发的折返式吊挂机构,克服了TMD安装空间不足的难题,并可根据实测情况调节质量块的自振频率。在塔冠大悬挑端部设置竖向TMD减振装置后,对密集人流激励引起的共振具有显著的抑制作用。基座大厅屋盖采用交叉编织清水混凝土梁板结构,在楼板缺失部位能够有效传递内力,保证了结构的整体性以及对塔身的嵌固作用。结合建筑室内造型采用了大跨度拱梁,可以有效改善大跨度梁的受力形态,优化构件的截面尺寸,改善结构的经济性。