金茂大厦结构标准体系分析

高层建筑（上海金茂大厦）结构体系分析土木1301班班玄威U15###中国对高层建筑定义：中国自起要求超出10层住宅建筑和超出24米高其它民用建筑为高层建筑。（一）高层建筑结构设计标准1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应和建筑、设备和施工亲密配合，做到安全适用、技术优异、经济合理，并主动采取新技术、新工艺和新材料。2.高层建筑结构设计应重视结构选型和结构，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理结构体系和平、立面部署方案，并注意加强结构连接。在抗震设计中，应确保结构整体抗震性能，使整个结构有足够承载力、刚度和延性。（二）高层建筑结构体系及适用范围

现在中国高层建筑基础上采取钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。工程概况：金茂大厦在上海浦东陆家嘴金融贸易区，工程占地面积2．3万m2，地下三层、地上八十八层，建筑面积约29万m2，金茂大厦建筑总高度为420．5m

金茂大厦是融办公、商务、宾馆等多功效为一体智能化高级楼宇，第3-50层为可容纳10000多人同时办公、宽大明亮无柱空间；第51-52层为机电设备层。第53-87层为世界上最高超五星级金茂凯悦大酒店，其中第56层至塔顶层关键筒内是一个直径27米,阳光可透过下班折射进来净空高达142米空中中庭。围绕中庭四面是大小不等,风格各异555间客房和各式中西餐厅等,第86层为企业家俱乐部；第87层为空中餐厅；距地面341米第88层为中国迄今最高观光层,可容纳1000多名游客,两部速度为9.1米/秒高速电梯用45秒将观光来宾从地下室1层直接送达观光层,环视四面，极目眺望，上海新貌尽收眼底。裙楼部分有6层，内设大小宴会厅、百货商场和休闲娱乐等；6万m2三层地下室内设有各类大型机电设备、服务设备、地下停车库和食街。整幢大楼如一座综合性小区。其总投资约45亿人民币。

上海金茂大厦在长江下游冲积平原处，那不是轻易建造超高层建筑地方，该处土质条件极差，以至于建在浅基础上很多建筑最大沉降可达成254mm；永久地下水位是地面下1m之内。地基条件很困难--砂粘土，且100m(328英尺)以内达不到基岩层。另外，影响结构设计之额外原因还有该地域会常常受台风攻击和发生地震。台风季节，在建筑物顶部平均风速在十分钟之内可达成201km/h。地震时地面加速度达成UBC标准地域2A。大厦采取超高层建筑史上首次利用最新结构技术，整幢大楼垂直偏差仅2厘米，楼顶部晃动连半米全部不到，这是世界高楼中最出色，还能够确保12级大风不倒，同时能抗7级地震。大厦外墙由大块玻璃墙组成，反射出似银非银、深浅不一、改变无穷色彩。该玻璃墙由美国进口，每平方米500美金，玻璃分为两层，中间有低温传导器，外面气温不会影响到内部。评价地震是对金茂大厦影响。采取反应塔楼动力特征现场特定反应谱分析出最可能发生1一遇地震概率是10%，而在最大风力和最大地震荷载作用下，该建筑桁架机器连接部位受力情况均在弹性范围内。结构体系选择及特点：结构工程师围绕中心部分设计了一个钢筋混凝土保护性结构，往上则是高强度混凝土和结构钢复合结构。在大楼框架下面有一个4m厚钢筋混凝土筏式基础及429根空心钢桩打入砂粘土层65m深。即使该处较硬砂粘土能提供一些承载力，大厦支承关键依靠桩摩阻力。地面上，钢筋混凝土内筒经过外伸桁架和外檐处8根超级巨柱结合在一起，共同负担垂直和水平荷载。金茂大厦基坑面积近2万平方米，基坑开挖深度约20米，主楼基础承台为4米厚。13500立方米100高标号大致积混凝土，主楼泵造混凝土高度达成382．5米，在24—26层、55～57层、85～87层有三道外伸桁架将关键筒和八根巨型往连接成一个整体。

工程结构设计独特，并获世界结构工程协会颁发国际建筑结构设计最高奖。金茂大厦工程采取了C60和C50高强度混凝土，基础底板均采取C50混凝土。主楼关键筒从地下至31层为C60混凝土，主楼关键筒从32层至62层为C50混凝土。巨型柱从地下室至31层为C60混凝土，巨型柱从32层至62层为C50混凝土。C60混凝土17488立方米，C50混凝土33708立方米。其中主楼基础承台厚度4米，为13500立方米C50高标号混凝土，并一次性连续浇捣完成。在如此大高标号混凝土连续浇捣中，选择合理材料及配合比设计，并采取“内散外蓄法”养护，内设冷却水管，薄膜草包覆盖，及电脑测温系统。将混凝土内部温升峰值控制在100℃以内，使内外温差小于25℃。加紧了混凝土内部降温速率，缩短了施工周期，只用了二个星期就完成了养护。结构分析说明:本工程主楼结构形式是框筒结构，中间关键筒为八角形现浇钢筋混凝土，在53层下内设井字型隔墙，外侧有8根钢巨形柱和8根复合式巨形柱，在24～26层、51～53层、85～87层设3道钢结构外伸桁架将关键筒和复合巨形柱连成整体以提升塔楼侧向刚度。5层裙房采取通常多层框架钢结构体系.

整体结构高宽比达9:1,总用钢量18500吨。本工程主楼、裙房和广场地面之下全部为3层地下室，地下室为钢筋混凝土结构，主楼下部为满堂4m厚基础板，裙房及广场下部为一般筏式基础。因为本工程基础底部采取盲沟集流，人工排水系统，所以基底不考虑浮力，基础板相对较薄。本工程主楼桩采取900mm钢管桩一直打到地质结构中第9层土，即地下83m处，裙房采取小型钢管桩，打到第7层土。外周围有8个混凝土大柱子，它们和钢筋混凝土心筒组成关键抗侧力体系，角部还有8个小钢柱，关键承受竖向荷载并参与抗扭。在内筒和大柱子之间设置了3道伸缩臂桁架，在24~26层，51~53层，85~87层，伸臂桁架是2层高刚桁架。87层以上设置了空间钢桁架，首先承受屋顶设备层重力荷载，首先加强了85~87层伸臂，确保关键筒和外柱共同工作设置伸臂后，大大增加了结构刚度，减小了位移。8个大柱子底部截面尺寸为1.5mx4.88m，混凝土强度为5l.7MPa，顶部减小到0.91mx3.53m混凝土截面除了配置钢筋外，两侧还配置了轻型骨架，型钢之间有斜加劲杆相连，（类似桁架式骨架），可认为是钢骨混凝土柱，但钢骨在混凝土截面中面积比仅为0.48%，大大低于钢骨混凝土柱所要求含钢率，所以也可认为就是钢筋混凝土柱。外伸桁架结构特点：构件连接形式多样在关键筒部位,外伸桁架以中厚板剖口对接形式为主。这是因为关键筒内隔墙壁厚较薄,采取螺栓连接或销接有困难。在巨形复合柱内以高强螺栓和焊接混用,通常情况腹板用高强螺栓、上下翼缘用剖口焊。而外挑朽架部位,初装时用高强螺栓和销子连接,终固时全部销接部位再补上高强螺栓。上部结构是钢结构初钢筋混凝合体，水平抵御系统关键部件包含钢筋温凝土关键筒，亥关键筒经过外伸构架同外部复合巨型性连接在剪力墙关键简内有电梯房风机房。八角形关键筒墙边中对中尺寸27m，从基础一直延伸至87层。从某础到87层关键简端厚度为850mm-450mm，而其强度从C60至C40剪力墙关键简内经过钢结构外伸衔架同外部复合巨型柱连接。另外外伸了架系统提供了一个有效水平荷载抵御力。在建筑弯曲变形情况下使结构有效深度达成最大程度。整个系统就个垂在悬臂降低了风向柱张力和背风柱压力。同，均匀地分重力荷载墙提供了特殊抗扭强度。消除了构架系统和外部柱相互连接需要。外伸桁架在24-26层，51-53层及85-87层。在85-87层外伸桁架上方覆盖有一个三维空间框架，此框架显示出了塔形状，这一结构有效地传输关键筒和外部复合巨型柱之间水平荷载，该结构还处理了同塔尖连接那部分建筑顶部局部水平系统问题，同时还为顶层重型设备房提供了重力荷载支撑，许可荷载传输到中庭。用于抵御重力荷载结构构件包含8个钢巨型柱及框住楼面符合宽梁及梁及桁架梁。筒体结构体系组成和特点：伴随建筑层数、高度增加和抗震设防要求提升，以平面工作状态框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时能够由剪力墙组成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁刚度，也能够形成空间整体受力框筒，由一个或多个筒体为主抵御水平力结构称为筒体结构。通常筒体结构有：（1）框架—筒体结构。中央部署剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周围部署大柱距一般框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，现在南宁市地王大厦也用这种结构。（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距小于3米）组成框筒。因为外柱很密，梁刚度很大，门密洞