高层建筑案例分析

高层建筑讨论课2CONTENTS01筒体结构：筒体结构是由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。筒体结构包括框筒、筒中筒、桁架筒和束筒结构，后来还出现了多筒和多重筒等筒体结构。广州西塔，是三角形的平面，里面是六角形筒体，外面纯粹是筒体结构，这个筒体是斜交网格，用钢管混凝土做的斜交网格，由柱子组成交叉的组织，变成很完整的结构。这个外筒抗力非常强，抗震能力比内筒还强，抗扭能力非常好，因此它的扭转成分是非常小的。广州西塔简介广州西塔亦称广州国际金融中心，位于珠江新城的核心金融商务区，中国广州市珠江新城西南部，东临珠江大道，西靠华厦路，南接华就路，北望花城大道，与广东省博物馆、广州大剧院、广州市图书馆和广州市第二少年宫构成珠江新城5大标志性建筑。广州国际金融中心项目于2007年1月31日开工，于2009年11月3日竣工，总工期1007天。主塔楼地上103层，地下4层，建成时是

华南地区第一高楼（现华南第一高楼为深圳京基金融中心）。整个项目包括有3.5万平方米的商业、7万多平方米的酒店、5万多平方米的公寓和18万平方米的写字楼。西塔的五项之“最”一是该项目在超高层建筑中首次应用创新的钢管混凝土巨型斜交网格筒中筒结构体系，该结构具有足够的抗侧刚度和优异的抗震性能，能有效抵御强风、地震的侵袭。

二是该项目是世界上最高的采用全隐框玻璃幕墙系统的建筑，主塔楼8．5万平方米的玻璃幕墙面积也是目前超高层单体建筑之最。三是施工单位自主研发了具有国际领先水平的整体提模系统，该系统的应用，创造了主体结构施工两天一层的世界新速度。四是施工单位自主研发了C100超高性能免振自密实混凝土，并将其一次成功泵送到411米的高度，创造了同类混凝土超高泵送的世界新高度。五是该项目是世界上第一座自施工阶段开始就进行系统性结构健康监测的超高层建筑。本工程采用新型的筒中筒结构体系，具有很强的抗侧向刚度和优异的抗震性能,从而确保了结构体系的整体安全和在风荷载作用下良好的舒适度。结构体系设计结构体系:采用巨型钢管混凝土斜交网格外筒+钢筋混凝土内筒的筒中筒体系。其优势在于利用内外筒共同抵抗横向荷载、既水平位移（包括风荷载和地震荷载），水平荷载产生的倾覆力矩大部分由斜交网格柱外筒斜柱的轴力承担，基地剪力大部分由钢筋混凝土内筒承担，这正好充分利用了各自材料的优势，钢管混凝土的承载力高，钢管混凝土的斜交网格柱具有良好好的抗侧向刚度和扭转刚度,结构的扭转效应小,提高了结构的抗震性能;相同截面的钢管混凝土柱的承载力比混凝土柱高出许多、较大地提高了楼面的使用而积,同时减小了结构自重。楼盖：内筒部位采用了钢筋混凝士梁板结构，内外筒之间部位采用了钢-混凝土组合楼盖,梁跨度约为8~15m.其优势在于本工程外筒为施工的控制工期,利用钢筋桁架模板构成的钢-混凝土组合楼盖减少了支模时间，极大提高了施工效率;同样地由于钢梁与混凝土梁相比具有更好的抗弯抗剪性能，较好地解决了楼面跨度及楼层净高等问题。难点一由于本工程造型独特,由钢管混凝土柱组成的斜交网络外框简分为16个节,每个节27m,钢管混凝土柱在每个节间为直线段,相邻节段的柱于节点层形成一个折点,并于节点层平面内产生向外的推力，从而在楼层梁板中产生拉力，如何抵抗该拉力是本工程设计中的一个技术难点。解决方式本工程采用了外框筒环梁+拉梁+核心简内闭合环梁构成的独立的平面内抗拉体系,如图2所示;为了进一步提高节点层抗拉体系的安全储备,在节点层周边设置体外高强钢绞线预应力索。张拉索使节点层平面内产生沿径向的压力,大大减少了环梁、拉梁及核心筒连梁的拉力,还可降低楼板中的拉应力水平,有效地控制楼板的裂缝宽度。难点二本工程的另一个主要技术难点是组成斜交网格外框筒的钢管混凝土柱的“X"形相贯节点。建筑师要求采用2根钢管混凝土柱空间相贯，在柱轴线交点处截面面积最小,所受轴力最大,因此必须设计一个特殊节点以满足既不增大节点截面尺寸又能承受更大内力的要求。解决方法本工程设计了一个新型节点,利用竖向放置的椭圆形拉板连接4根相贯的钢管,节点区内钢管壁适当加厚，细腰处设置水平加强环，该节点形式简洁,受力明确,便于管内混凝土浇灌施工。筒体结构的受力特征简体是空间整截面工作的，如同一竖在地面上的悬臂箱形梁。框筒在水平力作用下不仅平行于水平力作用方向上的框架（称为腹板框架）起作用，而且垂直于水平方向上的框架（称为翼缘框架）也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁杆件，产生整体弯曲和扭转。框筒虽然整体受力，却与理想筒体的受力有明显的差别。理想简体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线分布，翼缘应力相等，而框筒则不保持平截面变形，腹框架柱的轴力是曲线分布的，翼缘框架柱的轴力也是而均匀分布；靠近角柱的柱子轴力大，远离角柱的柱子的轴力小。这种应力分布不再保持直线规律的现象称为剪力滞后。由于存在这种剪力滞后现象，所以简体结构不能简单按平面假定进行内力计算。在简体结构中，剪力墙筒的截面面积较大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力产生的倾覆力矩，则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成的总体弯矩来平衡，剪力墙和柱承受的局部弯矩很小。由于这种整体受力的特点，使框筒和薄壁筒有较高的承载力和侧向刚度，而且比较经济。11101竖向承重结构的选型在对竖向承重结构进行选型时,首先考虑的是建筑物的高度和用途。02水平承重结构的选型水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。03下部结构的选型高层建筑的基础是高层建筑的重要组成部分。高层建筑结构选型要点高层建筑结构的选型与结构布置在结构抗震概念设计中占有极其重要的地位,它们直接影响着结构的安全性与经济性。总的来说,高层建筑结构选型包含竖向承重结构选型、水平承重结构选型以及下部结构选型;结构布置包括结构平面布置、结构竖向布置及变形缝设置。设计中应根据房屋的高度、高宽比等多方面因素选取合理的结构体系,以上因素在结构选型方面应该重点考虑。高层建筑结构布置的一般原则13（一）平面布置高层建筑平面常设计成矩形、方形、圆形、Y形、L形、十字形、井字形等。从抗风角度，圆形、椭圆形等流线形周边的建筑物所受风载较小；从抗震角度，平面对称、长宽比接近、抗侧刚度均匀，其抗震性能好。因此建筑平面宜简单、规则、对称；结构布置宜对称、均匀，尽量使结构抗侧刚度中心、建筑平面形心、建筑物重心重合，减少扭转的影响。在结构平面由凹角处容易造成应力集中，宜采取加强措施。（二）竖向布置高层建筑结构沿竖向的强度和刚