上海浦东国际金融大厦结构设计

上海浦东东国际金金融大厦厦结构设设计设计重点点:1.转换层结结构2.风荷载取取值浦东国际际金融大大厦照片片浦东国际际金融大大厦设计计简介工程简介介上海浦东东国际金金融大厦厦为地下下3层，地上上53层，屋面面以上还还有2层设备机机房，建建筑高算算至53层屋面230米。建筑面积积共11.4万平方米米。建筑使用用功能地下室主主要为停停车库、、设备机机房。低层部裙裙房主要要为银行行、商店店、餐厅厅等商业业设施。。中层部分分为办公公用房。。高层部分分为单元元办公用用房。建筑概况况:建筑高度度230m建筑层数数地地上上53层地下3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(梭子形轴轴线)：长长轴—60.67m短轴—31.5m结构类型型钢钢-砼混合框框筒结构构建筑面积积114,650m2基础φ609*14*30000钢管桩基基建筑平平面建筑立立面结构简简介上部结结构体体系金融大大厦为为混合合结构构高层层建筑筑，由由于建建筑立立面的的内收收，使使结构构沿高高度划划分为为几个个部分分，1).中层和和低层层部分分结构构内部部为由由钢筋筋砼剪剪力墙墙组成成的中中央核核心筒筒，外外部框框架低低层部部为钢钢骨砼砼柱，，内外外的连连接为为钢梁梁；2).转换部部分中中央核核心筒筒为钢钢筋砼砼剪力力墙加加钢梁梁钢柱柱组合合结构构，外外部为为钢柱柱，内内外连连接为为钢梁梁；3).高层部部分内内部为为钢筋筋砼筒筒体，，外部部为钢钢柱，，内外外之间间用钢钢梁连连接。。结构体体系低层部部标准准层平平面高层部部标准准层平平面基础形形式全钢筋筋混凝凝土地地下室室，地地下室室底板板厚：：主楼楼部分分3.2米，裙裙楼部部分1.5米。主楼桩桩基采采用φ609.6××14钢管桩桩，桩桩长30米,分上下下两节节。桩桩尖持持力层层为7－（2）层细细粉砂砂土层层，桩桩尖入入土深深度46米。基础设设计思思想，，以选选择合合适的的桩长长控制制最终终沉降降量，，以及及通过过对地地下室室底板板刚度度、内内力调调整而而达到到建筑筑物主主裙楼楼间不不设沉沉降逢逢的设设计目目标。。主要结结构材材料混凝土土强度度：核心筒筒地地下下B3~地上33层C5034层~顶层C40外框柱柱主主楼楼C50裙楼C40楼板C30地下室室C40钢构件件强度度：钢结构构框架架梁柱柱：fy=330N/mm2楼面体体系次次梁：：fy=240N/mm2钢管桩桩桩基基资料料钢材材材质：：低合合金钢钢。钢材强强度：：fy=355N/mm2桩经：：φ609.6桩长m）：主主楼桩桩30，分两两节。。裙楼桩桩25，分两两节。。桩顶标标高（（绝对对标高高）：：主楼楼11.80裙楼10.10上部结结构整整体计计算分分析由于建建筑体体形特特殊，，下部部为正正方形形平面面，上上部为为梭子子形平平面，，梭子子形长长轴为为正方方形对对角线线。无任是是地震震主动动方向向，还还是主主要受受风荷荷方向向，设设计应应考虑虑四个个方向向，分分别为为x、y、u、v。计算分分析主主轴方方向结构基基本周周期ETABS程序计计算结结果,前6个自振振周期期：14.2238924.0396831.4691041.1360250.6361460.62524抗风设设计建筑高高度达达230米为超超高层层建筑筑，抗抗风设设计已已属于于非一一般高高度建建筑概概念，，风荷荷载取取值有有必要要进一一步分分析。。建筑筑平面面上层层部、、下层层部变变化很很大，，受风风压体体形系系数规规范已已无法法查找找。为为此进进行模模型风风压测测试风风洞试试验和和采用用理论论推导导计算算建筑筑所受受风荷荷载，，与现现有规规范计计算风风荷载载进行行比较较，是是结构构设计计的必必要前前提。。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以规范范公式式计算算所得得风荷荷载，，简称称为规规范风风力。。以风工工程理理论公公式推推导所所得风风荷载载,简称理理论风风力。。以弹性性模型型在六六分量量动态态天平平实测测的值值推算算建筑筑所得得风荷荷载，，简称称为风风洞试试验。。下表为为以规规范公公式计计算所所得风风荷载载和风风工程程理论论公式式推导导所得得风荷荷载。。规范范风力力表示示以规规范公公式计计算所所得风风荷载载，理理论风风力表表示风风工程程理论论公式式推导导所得得风荷荷载。。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下表为为以规规范公公式计计算所所得风风荷载载和风风工程程理论论公式式推导导所得得风荷荷规范风风力楼楼层力力和理理论风风力楼楼层力力比较较图表表规范风风力倾倾覆力力矩和和理论论风力力倾覆覆力矩矩比较较图表表规范风风力沿沿高度度分布布和理理论风风力沿沿高度度分布布比较较图表表风洞试试验弹弹性模模型在在六分分量动动态天天平实实测的的最大大值推推算建建筑结结构原原型，，在不不同屋屋顶风风速时时的基基底剪剪力、、倾覆覆力矩矩、纽纽矩。。见下表表：基底剪剪力规范风风力/理论风风力/风洞试试验=30885/27881/26090=1/0.9/0.75倾覆力力矩规范风风力/理论风风力/风洞试试验=4348602/3798741/3555500=1/0.87/0.82抗震设设计多遇地地震作作用下下的结结构计计算分分析采采用振振型分分解反反应谱谱法，，分别别计算算四个个地震震方向向。设计地地震荷荷载按按上海海市标标准《建筑抗抗震设设计规规范（（DBJ08-9-92）》确定。。罕遇地地震作作用下下的结结构计计算分分析采采用时时程分分析法法，最最大加加速度度为220gal，持时时30秒。地地震波波取用用ELCENTRO、TAFT、SHANGHAI人工波波等波波。计算位位移采用ETABS程序进进行计计算分分析，，风荷荷作用用和地地震作作用下下的位位移计计算值值：风荷作作用位位移，，最大大层间间位移移发生生在46～49层为1/530。地震作作用下下位移移，，最大大层间间位移移发生生在52～53层为1/632。规范风风荷载载下计计算位位移曲曲线x、v两个方方向地震震作作用用下下V、U两个个方方向向的的位位移移曲曲线线风荷荷载载所所产产生生的的倾倾覆覆力力矩矩在在外外圈圈柱柱上上生生成成了了最最大大为为±443t的附附加加轴轴力力，，与与长长期期柱柱轴轴力力1873t相比比，，只只为为其其1/4.2。地震震作作用用下下倾倾覆覆力力矩矩在在外外圈圈柱柱上上产产生生的的最最大大附附加加轴轴力力为为±308t，为为长长期期柱柱轴轴力力1873t的1/6.1。罕遇遇地地震震作作用用下下的的结结构构分分析析为为抗抗震震设设计计的的第第二二阶阶段段，，采采用用时时程程分分析析法法，，最最大大加加速速度度为为220gal，持持时时取取为为30秒。。所所用用地地震震波波为为ELCENTRO波、、TAFT波和和SHANGHAIBDJ波。。时程程分分析析的的结结果果中中，，上上海海人人工工地地震震波波SHANGHAIBDJ的地地震震效效应应最最大大。。U方向向的的最最大大层层间间变变形形角角发发生生在在54层，，为为1/120。V方向向的的最最大大层层间间变变形形角角发发生生在在46层，，为为1/134，均均小小于于控控制制值值1/70。转换换层层结结构构分分析析金融融大大厦厦体体形形变变化化很很大大，，由由下下部部的的正正方方形形平平面面变变成成上上部部的的梭梭子子形形平平面面，，从从23层到到30层为为过过渡渡层层，，从从正正方方形形对对角角线线向向中中间间逐逐层层收收小小，，整整个个过过渡渡层层高高度度有有七七层层之之高高，，倾倾角角60度。。外外圈圈框框架架柱柱上上下下无无法法对对齐齐，，需需设设置置结结构构转转换换层层。。转换换层层的的结结构构形形式式一一般般可可以以有有两两种种形形式式选选择择：巨大大桁桁架架承承托托转转换换斜柱柱框框架架转转换换巨大大桁桁架架承承托托转转换换巨大大桁桁架架承承托托转转换换最能能实实现现竖竖向向力力的的转转换换，，且且结结构构变变形形小小，，是是较较经经济济的的结结构构形形式式。。但但由由于于桁桁架架布布置置会会影影响响建建筑筑设设计计及及空空间间使使用用。。主要要特特点点●变形形小小，，主主要要构构架架变变形形为为构构件件轴轴心心变变形形引引起起。。构构件件的的弯弯曲曲变变形形为为构构架架的的次次要要变变形形。。●不平平衡衡力力适适应应性性好好。。●需控控制制构构件件长长度度。。斜柱柱框框架架转转换换框架架式式结结构构变变形形大大，，控控制制构构架架变变形形主主要要为为构构件件抗抗弯弯特特性性及及构构架架节节点点刚刚度度决决定定，，在在不不平平衡衡力力作作用用下下变变形形大大，，结结构构稳稳定定性性差差。。斜柱柱框框架架转转换换实际际工工程程中中结结构构为为框框筒筒结结构构，，平平面面中中央央有有钢钢筋筋混混凝凝土土剪剪力力墙墙筒筒体体，，其其抗抗变变形形能能力力大大，，稳稳定定性性好好。。为为此此金金融融大大厦厦转转换换层层结结构构设设计计，，利利用用中中央央混混凝凝土土核核心心筒筒体体抗抗变变形形能能力力强强的的特特点点，，外外圈圈框框架架柱柱为为斜斜柱柱框框架架结结构构。。计算分析析由于转换换层部位位，斜柱柱框架受受力的复复杂性。。对转换换层进行行截段计计算分析析各构件件的受力力大小及及不利因因素，分分析结构构安全可可靠性是是金融大大厦结构构设计的的重要内内容。空间分析析采用ETABS程序，对对结构进进行截段段分析。。对22层～39层转换层层部分进进行竖向向荷载下下受力状状况计算算。截段计算算整体模模型平面框架架分析采用SAP90计算程序序，分析析转换层层的斜柱柱框架的的构件受受力。平面框架架示意结构计算算分析基基本假定定：忽略转换换层以下下的构件件竖向变变形和中中央筒体体的砼徐徐变变形形。从施施工上控控制转换换层开始始层的楼楼面水平平度。转换层截截段计算算结果分分析：（1）平面框框架计算算结果各各构件内内力很大大。（2）整体空空间计算算各构件件内力比比平面框框架计算算结果要要小。（3）从结构构形式及及结构布布置看，，竖向荷荷载作用用下主要要是平面框架，，对于外外围框架架的作用用很小，，可不予予考虑。。(4)解析结果果表明转转换层部部分，外外框柱的的轴向力力在与斜斜柱转折处，，梁的剪力力、弯矩矩都相当当的大。(5)无论框架架梁柱节节点，还还是梁墙墙节点都都承担了了相当大大的弯矩剪力力。为保保证整个个框架的的成立，，及控制制不使节节点变形过大大，节点点设计及及节点的的施工质质量之关关重要。。(6)对斜柱框框架在上上转折点点楼层处处，该梁梁的设计计是非一一般的受弯构构件，而而是压弯弯构件。。该区域域楼面荷荷载必须须严格控制，，