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RBS300米以上超高层结构设计与控制2014年2月28日报告人：李盛勇E-mail:Lsy@gzrbs.comTel:13710368770·结构体系的选择·几个影响经济性的重要结构概念·专业间的密切配合形成高品质、高附加值的产品·结构材料的选择·进度的控制·经济性控制在于每一设计环节上·超高层建筑结构设计条件及政府审查程序·超高层项目案例·优化案例分析·关于超高层建筑的用筋量·关于RBS在超高层设计中的优势与设计理念概要广州珠江新城J2-2（371.7m）南宁龙光世纪大厦（368.2m）长沙远大小天城（350m）银川阅海湾CBD项目（350m）天津现代城（339m）天津津塔(336m)成都门里东方荟（333m）成都保利(328m)珠海十字门标志塔(324m)青岛华润中心(320m)深圳汉国大厦（311.9m）珠海横琴IFC（300m）天津117大厦(597m)沈阳宝能大厦(560m)广州东塔(532m)天誉南宁地标项目(528m)天津富力广东大厦（480m）广州西塔(432m)深圳京基中心（439m）南宁华润大厦(420m)华润总部深圳湾项目(400m)RBS超过300m以上的超高层设计、顾问项目案例（21栋）天津117大厦(597m)RBS超过400m以上的超高层设计、顾问项目案例（9栋）沈阳宝能大厦(560m)广州东塔(532m)天津富力广东大厦(480m)天誉南宁地标项目(528m)深圳京基中心(439m)广州西塔(432m)南宁华润大厦(420m)华润总部深圳湾项(400m)一.结构体系的选择项目名称高度结构体系十字门标志塔、天津现代城、青岛华润中心、广州珠江新城J2-2华润深圳湾总部300-400m框架-核心筒+伸臂+腰桁架筒中筒京基、南宁华润大厦、天津富力广东大厦、广州西塔400-500m框架-核心筒+伸臂+腰桁架巨型框架-核心筒+腰桁架+大斜撑+伸臂菱形交叉支撑+核心筒天津117、深圳平安、沈阳宝能、广州东塔500-600m巨型框架-核心筒+腰桁架+大斜撑+伸臂远大小天空城350m以上束筒+支撑巨型框架-核心筒结构的构成•主结构构件刚度构件伸臂桁架巨型斜撑腰桁架刚度+承重构件楼面主次梁核心筒剪力墙巨型柱承重构件仅角部设置双腰桁架二.几个影响经济性的重要结构概念项目名称京基宝能天津117广州西塔广州东塔上海环球H/B9.59.99.17.29.18.5H/b19.11916.113.116.113.91）高宽比H/B（合理值7-9）、中心筒高宽比H/b（合理值14-17）2）合理的抗震、抗风体型：平面方正、对称，立面均匀收进3）周期，300~600m高结构第一自振周期合理值为6~9秒4）剪重比，多遇地震作用下结构地震剪力与结构重力荷载代表值之比5）内外筒剪力分担比，多遇地震作用下结构外框承担地震剪力与内筒承担地震剪力之比6）轴压比,地震下轴力与构件抗压能力的比值,影响结构底部竖向构件尺寸7)舒适度（楼盖、顶部楼层），包括楼盖在人行荷载作用下的竖向振动舒适度，顶部楼层在风荷载作用下的水平振动舒适度8）结构抗震性能设计，以结构抗震性能目标为基准的结构抗震设计建筑结构三.结构材料的选择钢结构钢柱+钢梁+钢支撑钢－钢筋混凝土混合结构钢框架+钢筋砼核心筒+钢（伸臂、桁架、大斜撑），楼盖为钢-砼组合梁型钢（钢管）砼框架+钢筋砼核心筒+钢（伸臂、桁架、支撑），楼盖为钢筋砼在选择钢管砼柱或钢骨砼柱时，应注意与楼盖梁材料的匹配，方便节点的施工•埋设型钢后还将导致造价高、梁柱节点构造复杂、施工困难、影响施工进度等问题。型钢柱节点巨柱形式的选型型钢混凝土巨柱钢管混凝土柱（单腔）钢管混凝土柱（多腔）巨柱形式的选型天津117广州东塔深圳汉京中心台北101钢板混凝土组合剪力墙首先施加竖向荷载至额定轴压比再施加单调和往复水平荷载至位移角1/50剪力墙底部固定约束1.(外包端柱内嵌钢板混凝土组合剪力墙)1.2.3.四.经济性控制在于每一设计环节上1）宏观控制：结构体系的合理选择、合理结构构成、合理截面尺度；2）微观控制：结构敏感性分析、重要参数的设置（风、地震）、结构的合理性把握、重要环节、关键节点的研究分析、创新思维推动新技术的进步；3）符合业主的需求、建筑功能要求、机电配合要求之上的商业价值的提升。4)通过分析，找出影响结构成本的最重要控制因素:•风荷载•地震作用•剪重比/内外筒剪力分担比•舒适度结构剪重比•在如何提高结构剪重比这一问题上，充分体现了合理利用外部因素所能产生的经济效益。针对此类工程的特殊规定与限制：剪重比不能小于规范限值的85%调整方法增大结构刚度调整外部参数调整方法调整效果经济代价增大结构刚度剪重比提高4%用钢量增加1.8万吨（沈阳宝能项目）提高场地特征周期和反应谱剪重比提高5%无舒适度控制，在顶部预留TMD或AMD阻尼器，其造价在1～2千万，并通过健康观测来决定是否启用TMD。结构设计原则•对结构设计的边界条件的充分理解和应用•找出结构的关键控制因素•高效结构•抗震性能设计•合理刚度•合理构成•符合建筑创意•符合业主的需求（经济性、进度、功能、灵活性、商业价值。。。）五.超高层建筑结构设计条件及政府审查程序1）结构设计条件：地质资料、安评报告、风洞试验、振动台试验（补充）……2）超限审查（通常需要两次才能通过）：1）≥350m需到北京全国超限委员会进行审查2）≥300m需第三方动力弹塑性复核3）初步设计审查4）施工图审查六.进度的控制设计进度政府程序招标投标进度控制施工进度项目进度与效益相关联，特别是财务成本的控制七.专业间的密切配合形成高品质、高附加值的设计产品1）结构设计尽可能满足建筑的创意要求2）合理的净高控制（标准层、避难层、地下室）3）核心筒合理布置,优化竖向交通设计,提高平面使用率4)外框柱跨度合理,截面适中,满足最优的景观要求5)符合建筑功能、灵活性、提升商业价值广州珠江新城J2-2（371.7m）南宁龙光世纪大厦（368.2m）长沙远大小天城（350m）天津现代城（339m）天津津塔(336m)成都门里东方荟（333m）成都保利(328m)珠海十字门标志塔(324m)青岛华润中心(320m)深圳汉国大厦（311.9m）天津117大厦(597m)沈阳宝能大厦(560m)广州东塔(532m)天津富力广东大厦（480m）广州西塔(432m)深圳京基中心（439m）南宁华润大厦(420m)华润总部深圳湾项目(400m)八.RBS超过300m以上的超高层设计、顾问项目案例分析广州珠江新城J2-2（371.7m）结构高度308m高宽比7设防烈度7度基本风压（100年）0.6结构体系钢管砼柱型钢梁框架-钢筋混凝核心筒服务类型：结构设计南宁龙光世纪大厦（368.2m）建筑平面结构平面结构高度368m高宽比7.36设防烈度6度基本风压（50年）0.35结构体系钢管混凝土柱框架+混凝土核心筒+外伸刚臂建筑平面服务类型：结构顾问合作设计：SOM+深圳奥意天津津塔(336m)结构高度330m高宽比7.88设防烈度7度基本风压（100年）0.60结构体系钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸刚臂AA服务类型：结构顾问合作设计：SOM+华东院成都门里东方荟（333m）标准层SRC梁避难层联系桁架结构高度303m高宽比8.7设防烈度7度基本风压（100年）0.35结构体系带联系桁架的多筒+SRC框架服务类型：结构设计成都保利(328m)结构高度328m高宽比5.5设防烈度7度基本风压（100年）0.35结构体系核心筒+钢管砼柱+钢斜撑网格服务类型：结构顾问合作设计：SOM+西南院珠海十字门标志塔(324m)结构高度323m高宽比6.5设防烈度7度基本风压（100年）0.90结构体系带腰桁架+伸臂桁架的型钢砼框架-钢筋混凝土核心筒结构服务类型：结构设计深圳汉国大厦（311.9m）结构高度300m高宽比8.79设防烈度7度基本风压（100年）0.90结构体系核心筒+伸臂+SRC柱+混凝土梁服务类型：结构顾问合作设计：SOM+深圳方佳天津现代城（339m）结构高度300m高宽比10.2设防烈度7度基本风压（100年）0.55结构体系钢管混凝土框架+伸臂桁架+钢筋混凝土核芯筒高区办公平面低区办公平面环桁架伸臂桁架服务类型：结构顾问合作设计：SOM+华东院广州西塔(432m)外部斜柱办公层混凝土墙体办公层至酒店层的过渡墙体均匀变化+斜撑框架加强酒店层角部墙体+斜交钢框架核心筒结构高度432m高宽比7.2设防烈度7度基本风压（100年）0.60结构体系筒中筒（斜交网格外筒+钢筋砼核心筒）服务类型：结构顾问合作设计：ARUP+华工院深圳京基中心（439m）结构高度439m高宽比10.2设防烈度7度基本风压（100年）0.75结构体系核心筒+钢管砼柱+钢斜撑网格酒店层平面办公层平面巨型斜撑节点服务类型：结构顾问合作设计：ARUP+深圳华森华润总部深圳湾项目(400m)密柱外框核心筒密柱外框混凝土核心筒=+400m331.5m地下室结构高度400m高宽比7.7设防烈度7度基本风压（50年）0.75结构体系密柱外框-核心筒服务类型：结构顾问合作设计：ARUP+CCDI天津117大厦(597m)结构高度597m高宽比9.2设防烈度7.5度基本风压（100年）0.60结构体系巨型结构体系：核心筒+巨型柱+外伸臂+腰桁架+外框巨型斜撑等服务类型：结构顾问合作设计：ARUP+华东院南宁华润大厦(420m)南宁华润大厦(420m)结构高度420m高宽比7.09设防烈度6度基本风压（100年）0.4结构体系框架-核心筒+伸臂桁架+环桁架服务类型：结构设计结构选型：层间位移角敏感性分析位移角不满足设计要求位移角满足设计要求剪重比为限值的0.836倍位移角基本满足设计要求刚重比1.4221.4剪重比为限值的0.832倍结构选型：剪重比敏感性分析Y向层间位移：由Y向V型撑起控制作用伸臂桁架和腰桁架数量：对变形影响不大，剪重比更是仅相差0.015%沈阳宝能大厦(560m)结构高度565m高宽比9.9设防烈度7度基本风压（100年）0.60结构体系巨型结构体系：核心筒+巨型柱+外伸臂+腰桁架+外框巨型斜撑等仅角部设置双腰桁架服务类型：结构顾问合作设计：深大院主要抗侧力体系由巨型斜撑框架-核心筒-外伸臂组成，抵抗风荷载和地震作用：–巨型斜撑框架（巨柱+斜撑+周边带状桁架）–4道伸臂钢桁架–劲性钢筋混凝土核心筒1)抗侧力体系—巨型斜撑框架-核心筒-外伸臂37共8根巨柱，长方形，长宽比约1.5，柱长边基本平行建筑外轮廓底部的尺寸约为5.4×3.5m，在顶部逐渐减小至2.0×2.0m。2)巨柱383)双框梁（1）可进一步提高和改善外框的刚度及其受力性能；（2）双梁以柱中心对称布置，改善柱受力394)周边带状桁架结合各区的避难/机电层、及顶部楼层共设置8道带状桁架，在塔楼高度方向布置均匀，带状桁架连接巨柱、斜撑，在塔楼的外围形成巨型框架。40在每两个相邻的周边桁架间布置一道巨型斜撑。该斜撑连接相邻两根巨柱，有效的提高了结构的框剪比及结构抗侧力的安全冗余度。上部楼层设单向斜撑，下部楼层结合入口大堂的建筑使用要求设人字撑。5)巨型斜撑首层斜撑巨型斜撑41广州东塔(532m)结构高度532m高宽比9.1设防烈度7度基本风压（100年）0.60结构体系巨型结构体系：核心筒+巨型柱+外伸臂+腰桁架服务类型：结构顾问合作设计：ARUP+广州市院广州东塔(532m)采用巨型框架-核心筒+伸臂桁架结构体系长沙远大小天城项目(350m)结构高度350m高宽比6.0设防烈度6度基本风压（100年）0.40结构体系纯钢结构，束筒+斜撑服务类型：结构设计长沙远大小天城项目(350m)立面A立面B立面C立面D平面布置•新型楼面体系青岛华润中心(320m)结构高度279m高宽比6.45设防烈度6度基本风压（100年）0.7结构体系框架核心筒（下部为砼框架，上部为钢框架）服务类型：结构设计结构构成与发展（1核心筒—早期方案）核心筒主受力墙体沿底部正交布置，与顶部酒店主受力方