上海浦東國際金融大廈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

上海浦東東國際金金融大廈廈結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)重點(diǎn)點(diǎn):1.轉(zhuǎn)換層結(jié)結(jié)構(gòu)2.風(fēng)荷載取取值浦東國際際金融大大廈照片片浦東國際際金融大大廈設(shè)計(jì)計(jì)簡介工程簡介介上海浦東東國際金金融大廈廈為地下下3層，地上上53層，屋面面以上還還有2層設(shè)備機(jī)機(jī)房，建建筑高算算至53層屋面230米。建筑面積積共11.4萬平方米米。建筑使用用功能地下室主主要為停停車庫、、設(shè)備機(jī)機(jī)房。低層部裙裙房主要要為銀行行、商店店、餐廳廳等商業(yè)業(yè)設(shè)施。。中層部分分為辦公公用房。。高層部分分為單元元辦公用用房。建筑概況況:建筑高度度230m建筑層數(shù)數(shù)地地上上53層地下3層標(biāo)準(zhǔn)層層層高7～35層3.9m36～53層3.6m下部標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)層平面面尺寸（（軸線））：48x48m2上部標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)層平面面尺寸(梭子形軸軸線)：長長軸—60.67m短軸—31.5m結(jié)構(gòu)類型型鋼鋼-砼混合框框筒結(jié)構(gòu)構(gòu)建筑面積積114,650m2基礎(chǔ)φ609*14*30000鋼管樁基基建筑平平面建筑立立面結(jié)構(gòu)簡簡介上部結(jié)結(jié)構(gòu)體體系金融大大廈為為混合合結(jié)構(gòu)構(gòu)高層層建筑筑，由由于建建筑立立面的的內(nèi)收收，使使結(jié)構(gòu)構(gòu)沿高高度劃劃分為為幾個(gè)個(gè)部分分，1).中層和和低層層部分分結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)部部為由由鋼筋筋砼剪剪力墻墻組成成的中中央核核心筒筒，外外部框框架低低層部部為鋼鋼骨砼砼柱，，內(nèi)外外的連連接為為鋼梁梁；2).轉(zhuǎn)換部部分中中央核核心筒筒為鋼鋼筋砼砼剪力力墻加加鋼梁梁鋼柱柱組合合結(jié)構(gòu)構(gòu)，外外部為為鋼柱柱，內(nèi)內(nèi)外連連接為為鋼梁梁；3).高層部部分內(nèi)內(nèi)部為為鋼筋筋砼筒筒體，，外部部為鋼鋼柱，，內(nèi)外外之間間用鋼鋼梁連連接。。結(jié)構(gòu)體體系低層部部標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)層平平面高層部部標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)層平平面基礎(chǔ)形形式全鋼筋筋混凝凝土地地下室室，地地下室室底板板厚：：主樓樓部分分3.2米，裙裙樓部部分1.5米。主樓樁樁基采采用φ609.6××14鋼管樁樁，樁樁長30米,分上下下兩節(jié)節(jié)。樁樁尖持持力層層為7－（2）層細(xì)細(xì)粉砂砂土層層，樁樁尖入入土深深度46米?；A(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)思思想，，以選選擇合合適的的樁長長控制制最終終沉降降量，，以及及通過過對地地下室室底板板剛度度、內(nèi)內(nèi)力調(diào)調(diào)整而而達(dá)到到建筑筑物主主裙樓樓間不不設(shè)沉沉降逢逢的設(shè)設(shè)計(jì)目目標(biāo)。。主要結(jié)結(jié)構(gòu)材材料混凝土土強(qiáng)度度：核心筒筒地地下下B3~地上33層C5034層~頂層C40外框柱柱主主樓樓C50裙樓C40樓板C30地下室室C40鋼構(gòu)件件強(qiáng)度度：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)框架架梁柱柱：fy=330N/mm2樓面體體系次次梁：：fy=240N/mm2鋼管樁樁樁基基資料料鋼材材材質(zhì)：：低合合金鋼鋼。鋼材強(qiáng)強(qiáng)度：：fy=355N/mm2樁經(jīng)：：φ609.6樁長m）：主主樓樁樁30，分兩兩節(jié)。。裙樓樁樁25，分兩兩節(jié)。。樁頂標(biāo)標(biāo)高（（絕對對標(biāo)高高）：：主樓樓11.80裙樓10.10上部結(jié)結(jié)構(gòu)整整體計(jì)計(jì)算分分析由于建建筑體體形特特殊，，下部部為正正方形形平面面，上上部為為梭子子形平平面，，梭子子形長長軸為為正方方形對對角線線。無任是是地震震主動動方向向，還還是主主要受受風(fēng)荷荷方向向，設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)考慮慮四個(gè)個(gè)方向向，分分別為為x、y、u、v。計(jì)算分分析主主軸方方向結(jié)構(gòu)基基本周周期ETABS程序計(jì)計(jì)算結(jié)結(jié)果,前6個(gè)自振振周期期：14.2238924.0396831.4691041.1360250.6361460.62524抗風(fēng)設(shè)設(shè)計(jì)建筑高高度達(dá)達(dá)230米為超超高層層建筑筑，抗抗風(fēng)設(shè)設(shè)計(jì)已已屬于于非一一般高高度建建筑概概念，，風(fēng)荷荷載取取值有有必要要進(jìn)一一步分分析。。建筑筑平面面上層層部、、下層層部變變化很很大，，受風(fēng)風(fēng)壓體體形系系數(shù)規(guī)規(guī)范已已無法法查找找。為為此進(jìn)進(jìn)行模模型風(fēng)風(fēng)壓測測試風(fēng)風(fēng)洞試試驗(yàn)和和采用用理論論推導(dǎo)導(dǎo)計(jì)算算建筑筑所受受風(fēng)荷荷載，，與現(xiàn)現(xiàn)有規(guī)規(guī)范計(jì)計(jì)算風(fēng)風(fēng)荷載載進(jìn)行行比較較，是是結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)的必必要前前提。。風(fēng)向高層中底層μs計(jì)算寬μs計(jì)算寬u---u1.431.51.1560.7v---v1.260.71.1560.7x---x1.442.01.449.5y---y1.442.01.449.5以規(guī)范范公式式計(jì)算算所得得風(fēng)荷荷載，，簡稱稱為規(guī)規(guī)范風(fēng)風(fēng)力。。以風(fēng)工工程理理論公公式推推導(dǎo)所所得風(fēng)風(fēng)荷載載,簡稱理理論風(fēng)風(fēng)力。。以彈性性模型型在六六分量量動態(tài)態(tài)天平平實(shí)測測的值值推算算建筑筑所得得風(fēng)荷荷載，，簡稱稱為風(fēng)風(fēng)洞試試驗(yàn)。。下表為為以規(guī)規(guī)范公公式計(jì)計(jì)算所所得風(fēng)風(fēng)荷載載和風(fēng)風(fēng)工程程理論論公式式推導(dǎo)導(dǎo)所得得風(fēng)荷荷載。。規(guī)范范風(fēng)力力表示示以規(guī)規(guī)范公公式計(jì)計(jì)算所所得風(fēng)風(fēng)荷載載，理理論風(fēng)風(fēng)力表表示風(fēng)風(fēng)工程程理論論公式式推導(dǎo)導(dǎo)所得得風(fēng)荷荷載。。層數(shù)層高高度規(guī)范風(fēng)力理論風(fēng)力傾覆力矩傾覆力矩?fù)语L(fēng)力每米風(fēng)力摟層風(fēng)力每米風(fēng)力規(guī)范風(fēng)力理論風(fēng)力503.60197.40704.15195.60651.80181.06138999.21128665.32453.60179.40668.66185.74602.10167.25119957.60108016.74403.60161.40628.22174.51552.50153.47101394.7189173.50353.60143.40591.88164.41499.50138.7584875.5971628.30303.90124.50597.44153.19536.60137.5974381.2866806.70253.90105.00553.37141.89498.50127.8258103.8552342.50203.9085.50482.67123.76446.80114.5641268.2938201.40153.9066.00427.22109.54384.3098.5428196.5225363.80103.9046.50368.7994.56320.9082.2817148.7414921.8554.0027.00308.5377.13355.6090.038330.319601.2016.006.00252.2942.0581.6014.841513.74489.60合計(jì)30885.7827881.804348602.763798741.38下表為為以規(guī)規(guī)范公公式計(jì)計(jì)算所所得風(fēng)風(fēng)荷載載和風(fēng)風(fēng)工程程理論論公式式推導(dǎo)導(dǎo)所得得風(fēng)荷荷規(guī)范風(fēng)風(fēng)力樓樓層力力和理理論風(fēng)風(fēng)力樓樓層力力比較較圖表表規(guī)范風(fēng)風(fēng)力傾傾覆力力矩和和理論論風(fēng)力力傾覆覆力矩矩比較較圖表表規(guī)范風(fēng)風(fēng)力沿沿高度度分布布和理理論風(fēng)風(fēng)力沿沿高度度分布布比較較圖表表風(fēng)洞試試驗(yàn)彈彈性模模型在在六分分量動動態(tài)天天平實(shí)實(shí)測的的最大大值推推算建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)原原型，，在不不同屋屋頂風(fēng)風(fēng)速時(shí)時(shí)的基基底剪剪力、、傾覆覆力矩矩、紐紐矩。。見下表表：基底剪剪力規(guī)范風(fēng)風(fēng)力/理論風(fēng)風(fēng)力/風(fēng)洞試試驗(yàn)=30885/27881/26090=1/0.9/0.75傾覆力力矩規(guī)范風(fēng)風(fēng)力/理論風(fēng)風(fēng)力/風(fēng)洞試試驗(yàn)=4348602/3798741/3555500=1/0.87/0.82抗震設(shè)設(shè)計(jì)多遇地地震作作用下下的結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算分分析采采用振振型分分解反反應(yīng)譜譜法，，分別別計(jì)算算四個(gè)個(gè)地震震方向向。設(shè)計(jì)地地震荷荷載按按上海海市標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范（（DBJ08-9-92）》確定。。罕遇地地震作作用下下的結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算分分析采采用時(shí)時(shí)程分分析法法，最最大加加速度度為220gal，持時(shí)時(shí)30秒。地地震波波取用用ELCENTRO、TAFT、SHANGHAI人工波波等波波。計(jì)算位位移采用ETABS程序進(jìn)進(jìn)行計(jì)計(jì)算分分析，，風(fēng)荷荷作用用和地地震作作用下下的位位移計(jì)計(jì)算值值：風(fēng)荷作作用位位移，，最大大層間間位移移發(fā)生生在46～49層為1/530。地震作作用下下位移移，，最大大層間間位移移發(fā)生生在52～53層為1/632。規(guī)范風(fēng)風(fēng)荷載載下計(jì)計(jì)算位位移曲曲線x、v兩個(gè)方方向地震震作作用用下下V、U兩個(gè)個(gè)方方向向的的位位移移曲曲線線風(fēng)荷荷載載所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的傾傾覆覆力力矩矩在在外外圈圈柱柱上上生生成成了了最最大大為為±443t的附附加加軸軸力力，，與與長長期期柱柱軸軸力力1873t相比比，，只只為為其其1/4.2。地震震作作用用下下傾傾覆覆力力矩矩在在外外圈圈柱柱上上產(chǎn)產(chǎn)生生的的最最大大附附加加軸軸力力為為±308t，為為長長期期柱柱軸軸力力1873t的1/6.1。罕遇遇地地震震作作用用下下的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)分分析析為為抗抗震震設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的第第二二階階段段，，采采用用時(shí)時(shí)程程分分析析法法，，最最大大加加速速度度為為220gal，持持時(shí)時(shí)取取為為30秒。。所所用用地地震震波波為為ELCENTRO波、、TAFT波和和SHANGHAIBDJ波。。時(shí)程程分分析析的的結(jié)結(jié)果果中中，，上上海海人人工工地地震震波波SHANGHAIBDJ的地地震震效效應(yīng)應(yīng)最最大大。。U方向向的的最最大大層層間間變變形形角角發(fā)發(fā)生生在在54層，，為為1/120。V方向向的的最最大大層層間間變變形形角角發(fā)發(fā)生生在在46層，，為為1/134，均均小小于于控控制制值值1/70。轉(zhuǎn)換換層層結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)分分析析金融融大大廈廈體體形形變變化化很很大大，，由由下下部部的的正正方方形形平平面面變變成成上上部部的的梭梭子子形形平平面面，，從從23層到到30層為為過過渡渡層層，，從從正正方方形形對對角角線線向向中中間間逐逐層層收收小小，，整整個(gè)個(gè)過過渡渡層層高高度度有有七七層層之之高高，，傾傾角角60度。。外外圈圈框框架架柱柱上上下下無無法法對對齊齊，，需需設(shè)設(shè)置置結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換層層。。轉(zhuǎn)換換層層的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式一一般般可可以以有有兩兩種種形形式式選選擇擇：巨大大桁桁架架承承托托轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換斜柱柱框框架架轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換巨大大桁桁架架承承托托轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換巨大大桁桁架架承承托托轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換最能能實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)豎豎向向力力的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換，，且且結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變變形形小小，，是是較較經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式。。但但由由于于桁桁架架布布置置會會影影響響建建筑筑設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)及及空空間間使使用用。。主要要特特點(diǎn)點(diǎn)●變形形小小，，主主要要構(gòu)構(gòu)架架變變形形為為構(gòu)構(gòu)件件軸軸心心變變形形引引起起。。構(gòu)構(gòu)件件的的彎彎曲曲變變形形為為構(gòu)構(gòu)架架的的次次要要變變形形。?！癫黄狡胶夂饬αm適應(yīng)應(yīng)性性好好。。●需控控制制構(gòu)構(gòu)件件長長度度。。斜柱柱框框架架轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換框架架式式結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變變形形大大，，控控制制構(gòu)構(gòu)架架變變形形主主要要為為構(gòu)構(gòu)件件抗抗彎彎特特性性及及構(gòu)構(gòu)架架節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)剛剛度度決決定定，，在在不不平平衡衡力力作作用用下下變變形形大大，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)穩(wěn)穩(wěn)定定性性差差。。斜柱柱框框架架轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換實(shí)際際工工程程中中結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)為為框框筒筒結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，平平面面中中央央有有鋼鋼筋筋混混凝凝土土剪剪力力墻墻筒筒體體，，其其抗抗變變形形能能力力大大，，穩(wěn)穩(wěn)定定性性好好。。為為此此金金融融大大廈廈轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換層層結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，利利用用中中央央混混凝凝土土核核心心筒筒體體抗抗變變形形能能力力強(qiáng)強(qiáng)的的特特點(diǎn)點(diǎn)，，外外圈圈框框架架柱柱為為斜斜柱柱框框架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。計(jì)算分析析由于轉(zhuǎn)換換層部位位，斜柱柱框架受受力的復(fù)復(fù)雜性。。對轉(zhuǎn)換換層進(jìn)行行截段計(jì)計(jì)算分析析各構(gòu)件件的受力力大小及及不利因因素，分分析結(jié)構(gòu)構(gòu)安全可可靠性是是金融大大廈結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)的的重要內(nèi)內(nèi)容。空間分析析采用ETABS程序，對對結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行截段段分析。。對22層～39層轉(zhuǎn)換層層部分進(jìn)進(jìn)行豎向向荷載下下受力狀狀況計(jì)算算。截段計(jì)算算整體模模型平面框架架分析采用SAP90計(jì)算程序序，分析析轉(zhuǎn)換層層的斜柱柱框架的的構(gòu)件受受力。平面框架架示意結(jié)構(gòu)計(jì)算算分析基基本假定定：忽略轉(zhuǎn)換換層以下下的構(gòu)件件豎向變變形和中中央筒體體的砼徐徐變變形形。從施施工上控控制轉(zhuǎn)換換層開始始層的樓樓面水平平度。轉(zhuǎn)換層截截段計(jì)算算結(jié)果分分析：（1）平面框框架計(jì)算算結(jié)果各各構(gòu)件內(nèi)內(nèi)力很大大。（2）整體空空間計(jì)算算各構(gòu)件件內(nèi)力比比平面框框架計(jì)算算結(jié)果要要小。（3）從結(jié)構(gòu)構(gòu)形式及及結(jié)構(gòu)布布置看，，豎向荷荷載作用用下主要要是平面框架，，對于外外圍框架架的作用用很小，，可不予予考慮。。(4)解析結(jié)果果表明轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換層部部分，外外框柱的的軸向力力在與斜斜柱轉(zhuǎn)折處，，梁的剪力力、彎矩矩都相當(dāng)當(dāng)?shù)拇蟆?5)無論框架架梁柱節(jié)節(jié)點(diǎn)，還還是梁墻墻節(jié)點(diǎn)都都承擔(dān)了了相當(dāng)大大的彎矩剪力力。為保保證整個(gè)個(gè)框架的的成立，，及控制制不使節(jié)節(jié)點(diǎn)變形過大大，節(jié)點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)及及節(jié)點(diǎn)的的施工質(zhì)質(zhì)量之關(guān)關(guān)重要。。(6)對斜柱框框架在上上轉(zhuǎn)折點(diǎn)點(diǎn)樓層處處，該梁梁的設(shè)計(jì)計(jì)是非一一般的受彎構(gòu)構(gòu)件，而而是壓彎彎構(gòu)件。。該區(qū)域域樓面荷荷載必須須嚴(yán)格控制，，