超高层建筑结构案例天津高银大厦

天津高银117大厦建筑高597m，为我国单体面积最大的民用建筑。近日，天津高银117大厦第三道桁架层最后一段巨型桁架上弦3SHJ-11吊装就位，标志着天津高银117大厦第三道即首道双层桁架顺利合龙。本文将介绍天津高银117大厦结构体系和基础设计中的重点问题。本工程结构设计单位为奥雅纳工程顾问和华东建筑设计院有限公司。奥雅纳工程顾问完成结构方案和初步设计及结构超限审查，容柏生事务所作为项目结构顾问并同时负责第三方弹塑性时程分析。（本工程已于2010年10月通过了全国及天津市超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会的联合审查）单体面积最大民用建筑-高597m天津117大厦结构设计超高层建筑结构设计案例分析

高银117大厦位于天津市高新区地块发展项目之中央商务区，为一幢写字楼为主附有酒店及相关设施的大型超高层建筑，总建筑面积约37万m2，建筑高度约为597m（至顶部停机坪），地上117层。塔楼平面为正方形，外形随高度变化，各层周边建筑轮廓随着斜外立面逐渐变小，塔楼首层建筑平面尺寸约65m×65m（幕墙边），渐变至顶层时平面尺寸约45m×45m。中央混凝土核心筒为矩形，平面尺寸约37m×37m，主要用作高速电梯、设备用房和服务用房。1.工程概况结构典型平面布置图结合工程经济性充分发挥钢与混凝土两种材料的优势，对于外框筒依次考虑了密柱结构（含伸臂桁架和腰桁架加强层）、巨型框架和密柱（人字支撑或菱形撑）、巨型框架（含转换桁架和支撑）结构，最终采用的多重结构抗侧力体系。如下图所示，分别由钢筋混凝土核心筒、带有巨型支撑筒、巨型框架构成的周边结构构成了多道设防的结构体系，提供了强大的侧向刚度，共同抵抗水平地震及风荷载。2.

结构体系布置与构件设计

结构体系三维示意图2.

结构体系布置与构件设计

多重抗侧力体系示意图由于建筑方面弱化交叉支撑的视觉效果要求，避免斜支撑及边梁柱相互交叉导致的传力路径不清晰，设计中采取了将斜撑与周边次框架在平面上错开的方案，两者相对独立。2.

结构体系布置与构件设计

巨型框架与巨型支撑连接空间示意图巨型柱位于建筑物平面四角并贯通至结构顶部，在各区段分别与水平杆、转换桁架及巨型斜撑连接。其平面轮廓结合建筑及结构构造连接要求，呈六边菱形，底部截面约为45m2，沿高度并配合建筑要求分多段内收，外侧平齐，顶部楼层约为5.4m2。2.

结构体系布置与构件设计

底部典型楼层45m2巨型角柱截面构造示意3.涛1楼层野剪力鼓和剪眯重比小震愤和风舟荷载目作用后下底送部剪叛力如鄙下图沸所示迈。地盯震作颈用为物本工竿程的呀主控碗荷载念，由紫于加推速度辩反应砖谱在抓长周辅期段屈下降遭较多习，计材算剪驳力无恼法满粪足剪央重比石的要梳求，室结构微位移她和地罚震内防力均竭需相兰应调艳整。3.整体帽性能购弹性设分析汁结果楼层码剪力预和小日震剪崇重比剥分布艳图3.尝2小震畜弹性朽时程偿分析小震听分析冲采用腥了七所组强押震加亩速度框记录轻作为饶动力套时程爪分析爱的地惨震波腥输入可，下斗图是坡小震选弹性养时程恭对应酿地震肤影响府系数原曲线洒与规瞎范对烟比。纲在波前形的汽选择延上，叙除有书效峰始值、位持续凤时间河、频华谱特假性等血方面丢的要恩求外贞，还砌要满弄足底兔部剪使力及朴高阶胁振型屈方面慌的相金关要蹈求。3.整体县性能劳弹性使分析叹结果小震软弹性扛时程通对应铲地震延影响环系数岗曲线通与规植范对坐比整体涨性能引评估遗从弹造塑性岩层间兴位移子角、旨剪重尖比、屠结构亦顶部滚位移悉和底巨部剪侨力时港程曲狱线、氏塑性铲发展峰过程拔及塑蹈性发阀展的或区域弱来评怕估。竟构件屠评估卸从构救件塑瞧性变危形与复塑性侮变形置限制室值的换大小描关系舍，关职键部韵位的鉴关键勉构件矿塑性史变形凳情况陪来对岗结构持进行蹦评估育。7条时鸭程波负在弹识塑性叛动力溉分析碰中，沾结构择整体搬指标鞠均满以足规露范1/疫10忘0的要记求。4.罕遇流地震策弹塑掘性时繁程分牛析罕遇拿地震伤弹塑粉性动缎力时南程分故析结宵构整波体层形间位恒移角塔楼释共设额四层仔地下丝式室。东巨型泄支撑叮延伸镜至地喘下层1，其时余抗堤侧力蚁结构递从上丘部延逮伸至融地下灿室并阶支承紫于基惰础筏竹板。堡由于史上部学结构鞭重力岸荷载画大，铃基础锋满堂感布桩死时基脉础筏爬板已移超出睬塔楼剖范围鹿。基走础筏动板为湖正方路形，租边长86甜.2绞m，厚均度6.辅5m（初衣步设凉计7.艰5m）。箩地下概室外趟墙采膊用地悦下连劝续墙疯，“批两墙虏合一柏”兼计做基管坑围此护和拦永久溜使用每阶段沙的外骑墙。B1层以办下高荡度在延巨柱谋与核骆心筒着剪力逮墙之才间布殖置翼堆墙，估使上杀部传柜递下凶来的胆荷载耕更加押均匀眨地扩鱼散至腥筏板薯和桩伯基，平同时遍增强帽筏板朽的抗千冲切脾承载倍力。哑计算芹分析宇表明迈，翼巧墙承汉担了唯巨柱30久%的竖无向荷成载。5.基础乘布置基础能筏板携平面根据馆规范牵要求注，当设采用宅桩基虎础时唱，高垫层建题筑基拌础埋均深一食般不揪小于议结构陡高度诉的1/射18。实怖际上姨，规卫范的匹要求膨是一覆个经像验值仍，只向要满添足地每基承葛载力亚、稳忙定性梳要求壮以及脱塔楼懂的整奥体抗必倾覆辉（基盘底底档面反呼力不姥出现洽零应妥力区扇）以夸及抗哥滑移此要求超，埋染深要雄求可无适当输放松裳。部笼分已吵建成椅的国胸内外甘超高列层建伤筑的笋基础疼埋深死也反咸映了仗这一哑趋势嘱。6.基础群埋深部分渴超高越层建曾筑基忽础埋灾深句表1工程名称结构高度/m基础埋深/m结构高度/基础埋深上海环球金融中心49221.3523.0天津高银117大厦587.525.8522.7广州西塔4322021.6台北10144822.320.1香港环球贸易广场48425.519.0上海中心58031.418.4迪拜塔8281555.2希尔斯大厦44213.732.2从设拳计、输审批徒、施幻玉工可炊行性裁以及各经济粥性等碧几个席方面笼综合灭考虑选，决史定采仗用灌该注桩接方案讲。塔肃楼上渡部结数构荷荣载分秩布不冶均，碍核心找筒区悬域和4根巨味柱竖帜向荷魔载较奔大。阅在水趟平罕兆遇地痕震作讲用下骑，边猴桩出折现拉巡寿力。汇基于见土与烂基础干共同巡寿作用凳的桩荒顶反减力分庄析结政果，分工程危桩采怪用三抛种不卵同纵宽筋配倒置的片桩型醒，有疫效桩逆长均蓝为76德.5吐m，详各见下估表。7.桩型控选择工程灶桩桩麦型颂表2桩型桩数量配筋（HRB400）承载力特征值/kN127724T4016500246818T4015000319612T4013000采用《建筑还桩基灾技术城规范》（JG鸦J锯94扭-2论00焦8）的何等效寨实体港深基鸡础法疲对桩瞎基沉澡降进偶行估忠算，污考虑安沉降鸡经验洋系数谋后，淹竖向铁荷载伸长期迎效应驱组合露下基被础的枣最大掏沉降初量约羽为16思0m刃m。为缺研究颜上部植结构引对筏晋板变声形和哈内力俊的影劣响，询建立暑了3个有伏限元姐模型有，如锋下图注所示眯。从蜜计算妇分析门结果之来看芹，3个模泄型的载筏板捏最大朱沉降桃值分胖别为16柿2，13惩2和12杆9m址m，最软小沉顶降值袋分别捎为41，82和84库mm。模栽型1的最援大沉括降值备以及陡沉降爪差（侨不均仍匀沉换降）晓是3个模薪型中太最大撒的，况模型2和模增型3的筏酒板沉台降曲柴线分农布和同最大华沉降脉值差勉异较番小。8.基础件筏板枕内力假分析不同轧模型泊的筏渠板应颠力图塔楼漫巨柱分承担领了近50具%的上付部结倍构竖道向荷走载。侨在水柴平地第震作奸用下偏，由黎巨柱币和支维撑组汉成的省外筒垃承担需的底售层剪晴力占派基底仇总剪兼力的65醉%，底丈层倾栽覆力委矩占惠基底繁总倾披覆力辩矩的80俊%。典主型巨演柱在摄各荷尤载工道况下笼的轴勒力分篇布如肉图所歪示。9.巨柱口柱脚润构造巨柱搂轴力穷分布巨柱晕是主猾体结诵构体屠系的餐关键兄构件烈之一茫，因百此巨炎柱的贩柱脚英构造胳设计灵尤为态重要择。巨秘柱柱倍脚的追设计惰目标热同巨埋柱，且即中娘震弹席性和弹大震挨不屈封服。畏根据初荷载暮组合讽分析傍，只敲有大辅震不铺屈服拜工况燃柱脚挥出现桑拉力降，最糠大拉勇