超高层结构设计和成本控制..ppt

超高层结构设计和成本控制 广州容柏生建筑结构设计事务所 魏 捷 2010年8月27日 一、超高层的定义 我国90年代初期超高层的定义是超过100米的建筑。90年代末期深圳出现了地王大厦324.8米、赛格广场278.8米的超高层，上海也建成了金茂大厦420米。 进入21世纪的十年，高度被不断刷新，已建成最高的建筑是上海环球金融中心，高度为492米。 90年代超高层代表 超过400米高层一览 从结构设计的角度，一般认为超过《高层建筑混凝土结构技术规程》高度限值规定的高层称之为“超高层”。 二、超高层结构的特点 1、超高层的主要受力特点：影响结构布置和结构构件尺寸的主要因素是水平力的作用——地震作用和风作用。 2、地震作用主要是由结构自重产生的惯性力。主要影响因素为：结构自重、结构刚度以及结构的阻尼比。在高烈度地震区（如北京、西安、昆明、海口等8度区）以及Ⅳ类场地的7度区（上海、天津部分地区），地震作用起主导。对结构的要求是在具备一定刚度的同时应尽量减小结构的自重。 3、在沿海地区，深圳、厦门、三亚等地区，由于风荷载较大，对超高层其主要作用的是风荷载。主要是100年一遇对结构变形的影响以及10年一遇对结构舒适度的影响。对结构的要求是具有足够的结构刚度。 三、超高层的结构体系 超高层从抗侧力的角度主要有：1、框架；2、剪力墙（含筒体）；3、支撑三类构件。 一般需要设置两道防线。常用的组合为：1+2、1+3、1+2+3三种。 按材料划分主要有：a、钢筋砼结构；b、钢结构；c、钢—砼混合结构。 上述1+2体系多采用a；1+3体系多采用b； 1+2、1+2+3体系多采用c。 1、钢筋砼框架—筒体结构（a，1+2）在较低的超高层（200米以下）中应用较为普遍。它具有：1）刚度大；2）结构自重较大（大于20KN/㎡)；3）阻尼比大（0.05）；4）造价相对低廉等特点。在8度以下地区采用优势较为明显。目前，即使超过300米的结构仍然有一定优势。例如：深圳的汉国大厦。高311.9米，75层。由于核心筒距离外框架柱跨度较小（9米），采用砼体系仍然较为经济。按施工图统计，结构造价约2700元/㎡。 深圳汉国大厦 混凝土楼盖和钢结构组合楼盖的比较 —— 材料用量 2、钢框架—支撑体系（b,1+3体系）。 具有： 1）刚度较大；2）结构自重轻（10~13KN/㎡）；3）阻尼比小（0.02）；4）造价相对较高等特点。在8度及以上地区采用优势较为明显。例如：天津津塔、北京银泰中心等。由于构件尺寸较小，节省较多建筑空间。北京银泰高250米，标准层仅为40米X40米；在使用空间相同的情况下，比一般的砼结构的45米X45米的平面节省面积26.5%。 北京银泰用钢量168Kg/㎡； 天津津塔用钢量191Kg/㎡。 结构造价超过3000元/㎡ 北京银泰 津塔 银泰平面 津塔平面 3、钢—砼混合结构体系主要是指框架的梁、柱为钢梁、钢管砼柱或型钢砼柱；核心筒为钢筋砼筒体。应用范围较广。具有：1）刚度大；2）自重适中（17~18KN/㎡）；3）阻尼比0.035~0.04；4）造价介于砼和钢结构之间。目前，国内高度前几位的超高层建筑均采用此种体系。我所设计的安徽国际金融中心（57层，224米）采用此体系，钢结构用量76Kg/㎡、钢筋用量46Kg/㎡；砼用量为0.46m3/㎡。结构造价较便宜。 安徽国际金融中心 四、超高层结构设计考虑的主要因素 1、选择恰当的抗侧力体系 1）保证足够的抗侧刚度； 2）保证两道抗震防线—筒体、框架； 3）保证结构的舒适度。 2、选择恰当的楼盖体系 钢筋砼结构体系宜选择钢筋砼主次梁楼盖。跨度一般在10米以内较为经济。选择宽扁梁，钢筋用量一般增加20%左右。也有采用空心平板体系，跨度在9米以内可考虑。 混合结构、钢结构一般选择钢梁—组合楼板体系。主要是发挥钢结构施工速度快的特点。对于跨度大于12米的情况，经济性明显。组合楼盖主要有楼承板、钢筋桁架板、钢筋砼预制现浇叠合板等形式。 几种组合楼板型式 3、选择恰当的构件组合型式 采用钢筋砼柱时，一般采用钢筋砼梁； 采用型钢砼柱时，可采用钢梁和钢筋砼梁均可。取决于楼盖体系。 采用钢管砼柱（圆形、方形）时，应尽量考虑采用钢梁。采用砼梁时应注意节点的处理方式：砼环梁节点影响建筑立面。目前有采用钢管开孔的节点型式，虽有试验结论，尚未形成规范。 节点实例 4、选择恰当的基础型式 基础型式主要取决于地质条件。恰当的基础型式造价仅占主体造价的10%以内。 选择合理的持力层；如：强风化承载力低、埋藏浅；微风化承载力高、埋藏深。应进行经济分析。 选择最适合场地施工、质量易控制的桩型。 综合考虑桩基和承台的成本。 主楼范围外的地下室抗浮方案对成本影响较