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北工大土木工程认识实习报告.
专业认知
—土木工程案例调研分析
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上海环球金融中心结构设计方案调研
1 工程概况
上海环球金融中心位于浦东陆家嘴金融贸易区, 其建筑设计采用在超高层建筑方面享誉世界的纽约KPF设计事务所的方案。总投资超过8亿美元的上海环球金融中心为多功能的摩天大楼,大楼地上101层,地下3层,主楼建筑面积252935m2, 裙房为33370 m2, 地下室为63751 m2时, 地面以上高度定为492米。该建筑建成时, 将超越目前世界第一高楼—马来西亚的佩重纳斯大厦(高度452米),成为世界最高的建筑物。
2 结构体系
2.1 基础
该大楼的原基础形式为桩筏基础。新大楼仍可以建造在现有的桩基之上。由于受到现有桩基的制约, 新的结构方案将采用周边剪力墙、交叉剪力墙和翼墙组成的传力体系, 以求将核心筒剪力墙承受的荷载传递到主楼的四角。
2.2 主楼的抗侧力体系
为抵抗风和地震的侧向荷载, 大楼同时采用以下三个结构体系:
1) 巨型柱、巨型斜撑和带状柑架构成的巨型结构;
2) 钢筋混凝土的核心筒;
3) 构成核心筒和巨型结构柱之间相互作用的伸臂桁架。
以上三个体系共同承担了由风和地震引起的倾覆弯矩。前二个体系还承担了由风和地震引起的剪力。
2.3 巨型结构体系
巨型结构体系由位于建筑物各个角部的巨型柱, 以及连接巨型柱之间的巨型斜撑构成。巨型结构体系还承担了建筑物大部分的重力荷载。
2.3.1 巨型柱
巨型柱为钢骨混凝土组合结构。钢骨截面将采用热轧型钢或焊接组合截面。庞大的巨型柱位于建筑物的各个角部, 它们可以非常有效地抵抗来自风和地震的侧向荷载。埋置于巨型柱中的钢结构能承受由巨型斜撑传来的荷载, 再把这些荷载扩散到巨型柱的钢筋混凝土部分。这些巨型柱还承受由带状朽架传来的反力。同时, 这些巨型柱可承担至少10层的钢结构, 组合楼面及带状朽架等的自重荷载。
2.3 .2 巨型斜撑
巨型斜撑为钢管混凝士结构。其箱形截面由二块大型竖向翼缘板和两块水平连接腹板组成。翼缘板将能承受节点处的所有设计荷载, 因此所有需与斜撑相连的构件可仅与其翼缘板相连接, 这样大大简化了连接节点的设计。另外, 箱形钢管中的混凝土增加了结构的刚度和阻尼, 也节省了浇注时的模板, 还能防止构件中薄钢板的屈曲。巨型斜撑除了抵御侧向荷载以外, 还用于承受从周边柱子传来的重力荷载。
2. 3.3 带状桁架
带状桁架位于每个避难/设备层的四周, 高度为一层楼高。带状桁架由焊接箱形截面和热轧宽翼缘型钢组成。带状桁架将荷载从较小的周边柱子传递到巨型柱,同时也减少了相邻柱之间垂直位移的差异, 并为结构提供多重内力传递途径。
2.3.4 混凝土核心筒体系
核心筒采用钢筋混凝土结构, 既承担重力荷载, 又承担由风和地震引起的部分剪力和倾覆弯矩。混凝土核心筒的平面形状沿建筑物的高度有三次改变(见图3一图5 )二下部核心筒与中部核心筒的转换有3层搭接, 而中部核心筒与上部核心筒的转换有2层搭接。转换区核心筒的搭接有利于荷载的有效传递。
混凝土核心筒顶部8层至90层的墙体厚度有所增加,主要是为了提供足够空间让伸臂桁架能够埋置到墙体之中。
2.3.5 伸臂析架体系
伸臂彬架体系由巨型柱与混凝土核心筒角部之间三层楼高的连接析架构成(图6)。在设有伸臂彬架的楼层,核心筒的剪力墙中埋置了一道环状圈朽架, 以提供伸臂析架所需要的后座跨。伸臂衡架和核心筒环状析架由焊接截面钢结构组成。伸臂析架体系把巨型柱与核心筒联合起来, 从而减低核心筒的倾覆力矩、伸臂析架体系亦可显著减低建筑物整体变形中的弯曲部分。另外, 伸臂析架可减少核心筒下桩基的荷重。
2.4 楼面体系
对于标准承租层的楼面体系, 将考虑采用两种类型的钢承板组合楼面, 即较薄的ZW 和较厚的3w 楼面体系。设备层及其相邻上一层的承租层采用另一种较厚的
钢承板楼面体系, 其总厚度为2() 0 功山。这些较厚的楼板可以改善设备层的隔音效果。标准的宾馆层将使用20 0 ~ 厚的混凝十楼板。另外, 在巨型结构的关键楼层,巨型斜撑中由重力荷载引起的内力很大, 这些楼层的刚度需要特别加强, 将以平厚钢板代替组合楼面中的压型钢板。楼层的主、次梁为组合截面或热轧型钢。
2.5 主楼顶部
按照设计规划, 围绕主楼顶部富有特色的圆形缺口,将安装一套观光轨道车系统。此轨道车系统将由主楼顶部的空间支撑框架承载。这个空间支撑框架系统的作用就如一个帽带框架, 担当了把整个巨型结构组合在一起的重要角色。支撑框架的几何设
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