超高层建筑的巨型框架-核心筒结构体系(广州东塔结构介绍)容柏生2013-09前言超高层建筑高度高,体型庞大,因而重量重,承担的风力和地震作用随之也很大,一般的结构体系难以胜任,从而出现了一种抗力强大的结构体系:巨型框架—核心筒结构体系。一般高层建筑,核心筒基本是必然存在的,可以通过它的尺寸和墙厚来加强它的抗力。问题在于外围结构,需要采用抗力较强的结构形式,这就是所谓的巨型框架。我国近来超高层建筑越来越多,也大量地采用了这种结构形式。巨型框架用不同形式的巨型柱(截面积可达几十平米)高度很大的桁架(高1∼3层,相距很多层)做巨型梁,组成尺度很大的框架结构。各个大空间内再做次结构,次结构由巨框支承(可以参与或不参与抗侧力)。巨型框架的平面布置巨型框架的布置主要是根据建筑平面来确定的。这里以平面为方形的情况为例作说明。图中所示为四柱和八柱的典型布置。四柱的框架跨度大,柱截面要求也大,而八柱使角部布置灵活,两角柱间也可布置巨型桁架或梁。巨型框架柱次框架柱巨型框架的竖向布置左图表示的是巨框的典型立面以及其间的次结构布置;右图说明的是当巨框的抗侧刚度不足时还可以加设斜撑来加强,即带斜撑的巨型框架。可以不设次框架柱滑动连接工程实例巨型框架—核心筒结构的布置形式主要根据建筑平面形状而变化,也需要根据所建场地自然条件的优劣来处理,因而形式是多样的,难以一一列举。我国近期兴建大量超高层建筑,其中很多是采用这种结构形式的,下面列举一些实例。结合本次活动,略为详细地介绍广州东塔的结构骨架。顺便说明的是:建筑高度不很高时没有必要为了使用而使用这种结构。深圳平安大厦•楼高104层•高:648/540•底部尺寸:60m×60m•高宽比:9.0•八柱巨型外框•设7道环梁,所有区间加设单向大斜撑,角柱间设V型撑•在其中4道环梁处设伸臂桁架19典型楼层平面武汉绿地中心•楼高125层•高636/575•三角形平面的高度67m•高宽比8.5•巨柱12根,其间另设次框架柱18根•设4道伸臂+腰桁架,另仅有腰桁架的6道上海中心•楼高124层,•高度632(580)•实际平面为圆形底部直径84m,顶部收至42m•高宽比6.9•设6道伸臂桁架和8道腰桁架立面造型利用幕墙来形成扭曲的三角锥状幕墙凹口沿竖向逐步转动120度天津117大楼•楼高117层•高度597m(也是结构高度)•平面尺寸:底至顶65x65m~45x45m•高宽比9.7•四柱巨型框架-核心筒结构•外框各段均设双向斜撑巨柱底部截面达60多平米,沿竖向分段减小天津周大福中心•平面为带大圆角且四边略凹的方形,底部:61m×61m,沿竖向逐步减小•结构高宽比:约7.3•每角两根巨柱,在最底部处用强梁连结•楼高94层,•高度530m(443m),中国尊•楼高108层,•高度524m,地下7层•平面为带圆角的方形•尺寸:底部:78m×78m中上:54m×54m顶部:69m×69m•结构高宽比为7.2•八柱巨框双向斜撑上海环球金融中心•楼高101层•高度492m;高宽比8.5•底部尺寸60mX60m往上变为越来越窄的六角形,到顶成为长达84m的窄条矩形。•四根巨型柱,其中两根直上,另两根分叉后微弯向直柱顶靠拢。•七道环桁架,其间均加设巨型单向斜撑结构体系广州东塔特殊的巨型外框该巨型框架形式较为特别:巨型外框底部为8柱,但随着平面的收进,巨柱数量逐步减少:由8柱减为7柱再减为5柱。工程概况•用途为写字楼、服务公寓、酒店和餐厅等•地上总建筑面积:约40万平米•楼高112层,高度530m,结构高度518m,地下5层•底部平面为四边略鼓的方形,沿高度有两次较大不规则收进,底部:约62m×62m•结构高宽比:约8.4•抗震设防为7度(基本加速度0.10g)场地类别Ⅱ类基本风压0.50kN/m2结构体系:巨型框架—核心筒结构伸臂桁架及结构平面办公区公寓区酒店区斜柱主要构件•核心筒:底部至楼顶,有两次收进底部尺寸34m×34m周边墙厚1500~450,C80筒内墙厚700~450·•周边巨柱:采用型钢砼,砼为C70~C60,底部截面为4.0m×6.0m,沿竖向逐步收小为2.0m×1.5m•腰桁架6道及伸臂桁架4道,均两层高,采用钢结构•楼盖采用压型钢板组合楼板计算结果•自振周期9.66S(Y);9.30S(X);4.18S(T)•底部剪力(MN):小震:45(X),42(Y)风荷:100(X),101(Y)•层间位移角(规范要求≤1/500)小震:1/875(X),1/845(Y)风荷:1/580(X),1/529(Y)•剪重比:(规范要求≥1.2%),两向均远不足,需要调整谢谢!