合景大厦 结构设计介绍 李盛勇陈晓航 RBS 星 广州容柏生建筑工程设计事务所 RBS Architecture Engineer Design Associates
路 合景大厦 结构设计介绍 李盛勇 陈晓航 广州容柏生建筑工程设计事务所 RBS Architecture Engineer Design Associates RBS
工程概况 ◆本工程建设场地位于广州市天河区珠江新城J16地块, 其西侧为华厦路,南侧为华就路,南距珠江河流约 500m,广州地铁三号线南北走向在场地西侧(华厦路) 经过。用地面积约7260m2。主楼地上38层,屋顶标高 为165.40m(未计向上延伸至19800m的外墙构架); 地下室5层,埋深20.8m1。总建筑面积为108000m 其中地下28660m2。地上五层以下为商业用途,五层 以上均为办公用途。地下五层为停车库及设备用房, 其中地下四、五层兼作五级人防地下室
一、工程概况 本工程建设场地位于广州市天河区珠江新城J1-6地块， 其西侧为华厦路，南侧为华就路，南距珠江河流约 500m，广州地铁三号线南北走向在场地西侧（华厦路） 经过。用地面积约7260m2 。主楼地上38层，屋顶标高 为165.40m（未计向上延伸至198.00m的外墙构架）； 地下室5层，埋深20.80m。总建筑面积为108000m2 ， 其中地下28660 m2 。地上五层以下为商业用途，五层 以上均为办公用途。地下五层为停车库及设备用房， 其中地下四、五层兼作五级人防地下室
工程建设场地 3广州市第二少年宫 J1-6 广州歌剧院地块 1:1900
工程建设场地
各层层高:地下五层~地下三层均为3.5m,地下 层为4.3m,地下一层为6.lm;首层5.5m,二层~四层 均为4.5m,五层~二十二层均为4.15m, 五层均为46m,二十六~三十五层均为4.5m,三十六 三十七层均为8.2m ◆裙房平面呈L形,长宽分别为60.00m、66.86m;六层 以上平面为长方形,长宽比LB=60.002476=2.42,不 计裙房的高宽比HB=(165.4-2.0)24.76=5.79。基础埋 深与建筑总高度比值:20.9165.4=179
各层层高：地下五层～地下三层均为3.5m，地下二 层为4.3m，地下一层为6.1m；首层5.5m，二层～四层 均为4.5m，五层～二十二层均为4.15m，二十三～二十 五层均为4.6m，二十六～三十五层均为4.15m，三十六、 三十七层均为8.2m。 裙房平面呈L形，长宽分别为60.00m、66.86m；六层 以上平面为长方形，长宽比L/B=60.00/24.76＝2.42，不 计裙房的高宽比H/B=(165.4-22.0)/24.76=5.79。基础埋 深与建筑总高度比值:20.9/165.4=1/7.9
+8:35 四↓” 为 建筑标准层平面
建筑标准层平面
本工程有如下特点: ◆竖向交通井位于平面的一侧,抗侧力构件的布置需均衡有效,避 免扭转对结构的不利影响; 正立面形成两片稍为外凸的曲面幕墙,建筑要求框架柱沿曲面边缘 布置,形成弧形柱;其中一片向上延伸至屋顶以上标高198:0m处 屋顶构架要承受较大大且风振复杂的风荷载,对主体结构有较大 的影响; ◆地下室采用逆作法施工,结构配合基坑支护设计及逆作法的施工 要求; ◆五层地下室很大的水浮力,采用预应力抗拔错桩解决局部浮力过大 的问题 ◆由于基础持力层较深,挖孔桩长度远超25m,要结合逆作法施工来 考虑基础选型 ◆超髙层钢结构体系的选择,包括钢管砼斜柱、大跨度梁、跨层支 撑、偏轴支撑的分析
本工程有如下特点： 竖向交通井位于平面的一侧，抗侧力构件的布置需均衡有效，避 免扭转对结构的不利影响； 正立面形成两片稍为外凸的曲面幕墙，建筑要求框架柱沿曲面边缘 布置，形成弧形柱；其中一片向上延伸至屋顶以上标高198.0m处， 屋顶构架要承受较大大且风振复杂的风荷载，对主体结构有较大 的影响； 地下室采用逆作法施工，结构配合基坑支护设计及逆作法的施工 要求； 五层地下室很大的水浮力，采用预应力抗拔锚桩解决局部浮力过大 的问题； 由于基础持力层较深，挖孔桩长度远超25m，要结合逆作法施工来 考虑基础选型； 超高层钢结构体系的选择，包括钢管砼斜柱、大跨度梁、跨层支 撑、偏轴支撑的分析
三、风荷载 基本风压强度验算时按100年重现期W。=0.6kNm2考虑,位移 验算时按50年重现期W=0.5kNm考虑,建筑物地面粗糙度类别 为C类。 为配合南立面弧线的造型,本工程在屋面设有30m高的构架 主体幕墙向上延伸),形状复杂,受风力很大。根据《高钢 规》JGJ99-98第4.2.4条,结构结构风载体型系数应由风洞试验 确定(本工程拟采用模拟风洞试验方法)。初步设计阶段暂时 按《建筑结构荷载规范》GB5000-20第7.3.1条取值,取 ◆对于屋顶构架,按《高钢规》JG99-98第4.2.6条,应计入鞭 稍效应,其风振系数根据其作为独立体时的基本自振周期T与 主体建筑的基本自振周期T的比例来采用
三、风荷载 基本风压强度验算时按100年重现期W0=0.6kN/m2考虑，位移 验算时按50年重现期W0=0.5kN/m2考虑，建筑物地面粗糙度类别 为C类。 为配合南立面弧线的造型，本工程在屋面设有30m高的构架 （主体幕墙向上延伸），形状复杂，受风力很大。根据《高钢 规》JGJ99-98第4.2.4条，结构结构风载体型系数应由风洞试验 确定（本工程拟采用模拟风洞试验方法）。初步设计阶段暂时 按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第7.3 .1条取值，取 Us=1.3。 对于屋顶构架，按《高钢规》JGJ99-98第4.2.6条，应计入鞭 稍效应，其风振系数根据其作为独立体时的基本自振周期Tu与 主体建筑的基本自振周期T1的比例来采用
五、结构体系 1)结构形式的确定 本项目结构形式通过实地调研、参考有关文献、经过充分比较、结合 广州地区实际,并考虑建筑要求和业主的投资能力确定采用圆钢管混凝 土柱框架一钢支撑结构体系。 2)结构方案的优化 结构方案控制原则:刚度、强度、舒适度、延性满足规范要求。小震 作用下,主、次结构均要求处于弹性阶段,满足小震不坏的目标;中震 作用下,主体结构基本处于弹性状态,无损坏或损坏程度小,次结构有 定程度损伤,但损伤程度为可修复,修复时不会对主体结构的稳定性 和安全性造成很大影响;大震作用下,地震能量主要依靠次要构件耗散, 少数抗侧力构件出现塑性铰,整体结构内力重分布,结构整体仍具有 定的抗侧刚度,继续工作 设置部分偏心支撑,在支撑与柱之间或支撑与支撑之间形成耗能梁段。 在大震作用下通过耗能梁段的弹塑性变形耗能,保证支撑不屈曲 高出屋面的幕墙拟采用钢桁架结构,并设置部分粘弹性消能阻尼器 以起到减少风振和在地震作用下耗能的作用
五、结构体系 1）结构形式的确定 本项目结构形式通过实地调研、参考有关文献、经过充分比较、结合 广州地区实际，并考虑建筑要求和业主的投资能力确定采用圆钢管混凝 土柱框架－钢支撑结构体系。 2）结构方案的优化 结构方案控制原则：刚度、强度、舒适度、延性满足规范要求。小震 作用下，主、次结构均要求处于弹性阶段，满足小震不坏的目标；中震 作用下，主体结构基本处于弹性状态，无损坏或损坏程度小，次结构有 一定程度损伤，但损伤程度为可修复，修复时不会对主体结构的稳定性 和安全性造成很大影响；大震作用下，地震能量主要依靠次要构件耗散， 少数抗侧力构件出现塑性铰，整体结构内力重分布，结构整体仍具有一 定的抗侧刚度，继续工作。 设置部分偏心支撑，在支撑与柱之间或支撑与支撑之间形成耗能梁段。 在大震作用下通过耗能梁段的弹塑性变形耗能，保证支撑不屈曲。 高出屋面的幕墙拟采用钢桁架结构，并设置部分粘弹性消能阻尼器， 以起到减少风振和在地震作用下耗能的作用
3)受力体系 本工程采用圆钢管混凝土框架一钢支撑结构体系,框架柱采 用圆钢管混凝土柱,支撑体系采用跨层形矩形钢管支撑、层内 人字形及ⅴ字形热轧或焊接H型钢支撑,框架梁采用热轧或焊接H 型钢与闭口型或缩口型压型钢板组合楼板的组合形式 利用钢支撑作为主要抗侧力构件,钢框架主要承担竖向荷载。 钢柱与钢梁节点采用刚性连接,钢支撑与钢管连接节点构造按刚 性连接,计算时按铰接,主次梁节点为铰接,框架梁及次梁弹性 分析时考虑楼板的组合效应。 柱与梁刚接节点偕视图(1)
3）受力体系 本工程采用圆钢管混凝土框架－钢支撑结构体系，框架柱采 用圆钢管混凝土柱，支撑体系采用跨层╳形矩形钢管支撑、层内 人字形及V字形热轧或焊接H型钢支撑，框架梁采用热轧或焊接H 型钢与闭口型或缩口型压型钢板组合楼板的组合形式。 利用钢支撑作为主要抗侧力构件，钢框架主要承担竖向荷载。 钢柱与钢梁节点采用刚性连接，钢支撑与钢管连接节点构造按刚 性连接，计算时按铰接，主次梁节点为铰接，框架梁及次梁弹性 分析时考虑楼板的组合效应
由于建筑使用功能的限制,设置了支撑的电梯和楼梯间偏向 平面Y向上侧,使结构刚度中心偏移。为此采用尽量强化(D)轴 刚度,弱化(E)轴刚度,此外在平面Y向两侧各设立一道X形支 撑,以加强结构的弱向刚度及抗扭能力。建筑立面在Ⅹ方向前面 为两片不同曲率的弧形面,因此,在该立面的结构柱也按建筑立 面的要求而呈弧线形。这使得结构杆件的受力比较复杂。 -4----令---
由于建筑使用功能的限制，设置了支撑的电梯和楼梯间偏向 平面Y向上侧，使结构刚度中心偏移。为此采用尽量强化（D）轴 刚度，弱化（E）轴刚度，此外在平面Y向两侧各设立一道X形支 撑，以加强结构的弱向刚度及抗扭能力。建筑立面在X方向前面 为两片不同曲率的弧形面，因此，在该立面的结构柱也按建筑立 面的要求而呈弧线形。这使得结构杆件的受力比较复杂。 (D) (E) 支撑