结构选型分析--东方明珠塔.ppt

1301403-06 熊俊 结构选型分析--东方明珠塔 明珠耀东方—东方明珠塔 东方明珠广播电视塔是上海的标志性文化景观之一，位于浦东新区陆家嘴，塔高约468米。该建筑于1991年7月兴建，1995年5月投入使用，承担上海6套无线电视发射业务，地区覆盖半径80公里。 看法 东方明珠, 是建筑还是结构? 它既是建筑又是结构。是建筑表现结构的美, 还是结构造就建筑的美? 应该是两者相辅相成。它没有建筑师硬贴上去的析架、悬索, 也没有工程师的 胡须通遏、不修边幅。鉴于目前出现的建筑思潮, 用不合理的结构来形成,’g 良睛一亮” 的视觉冲击, 认为这是建筑的美, 我不得不强调一下, 合理的结构造就建筑的美。它就 像人一样, 有人好看有人难看, 但只要有模特儿的身材, 他大致就是美的, 这就是我想 强调的东西。 结构：创新思维使混凝土塔获得新生 东方明珠突破了传统的单筒模式, 提出并采用了“ 带斜撑巨型空间筒体框架部分预应力混凝土结构” , 使之具有鲜明的标志性,独一无二地有别于其它混凝土电视塔。人们一看到这样的结构, 就会知道它是东方明珠, 它在上海。在结构上, 带来一个很大的好处, 就是它具有比单筒体更好的稳定性和抗震性能。因为它有一个很大的支面, 又是多次超静定结构, 不致因为某根构件的损伤造成整体结构的破坏。东方明珠通过合理的结构体系, 实现了建筑造型的突破。创新是社会进步的灵魂, 可以说, 正是创新思维孕育了东方明珠这一具有震撼力和感染力的优美建筑。 结构：先进的结构技术使美贾的建筑成为现实 (1) 带斜撑的巨型空间筒体框架结构 巨型空间框架结构由三个直径为g m的钢筋混凝土筒体、三个直径为7 m 的钢筋混凝土斜撑和七组共2 1 根大梁组成,结构的平面布置见图1, 是一个多次超静定空间结构。超静定结构在抗震方面的优越性, 除了表现在多重抗震设防外, 还在于设计者可以按强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的原则设计, 有意识地控制塑性出现的位置和顺序, 以达到增大延性,必要时丢车保帅的目的。为此, 我们在东方明珠的巨型框架横梁内, 设置了水平中圈6 巨型空间框架结构平面布t 圈缝。6 m 高的横梁相对于g m 直径的竖直简体, 在比例上是合适的。 图1 巨型空间框架结构平面布置圈 但相对于筒体的壁厚7 0 0mm、5 0 0mm、3 5 0mm 则显得太大。虽然在设计中, 将横梁在平面上设计成双丫型, 以和筒壁有较和顺的连接, 但仍有强梁弱柱之嫌。为使大震下塑性铰出现在梁上而不是在筒体上, 并考虑到塔的刚度仍偏大的情况(T= 6.45,基底剪力/ 塔重= 2.1% ), 对横梁采取了弱化措施, 在横梁中部设水平缝(见图2 ), 一根6 m高的梁变形为2根3m 高的梁, 但保护层及最外一环钢箍仍照常通过, 以使得在一般情况下,按6m高的梁受力,刚度好, 而在大震下,中缝有错动, 按二个3m高的梁计算。 图2 中部设缝的横粱 结构的抗侧体系除巨型框架外, 还在筒体夹角的平分面内布置了三根百米长的巨型支撑, 与地面呈60交角, 支撑和垂直筒体的中心在93m处交汇。巨型支撑的设置, 为整个塔体提供了一个直径100 m 的支承面, 并使塔身控制截面的弯矩减小了40%,使高塔从结构的观点上降低了93m。然而这三根巨型支撑在世界建造史上尚无先例, 施工的难题差点使本方案失标, 为此我们提出了两个可供选择的建议, 其一, 支撑原位垂直施工,待达到设计强度后, 转动到与地面60°夹角的设计位置: 其二, 将通常采用的钢筋笼改为由型钢组成的劲性钢骨, 由劲性骨架悬挂模板, 承担施工荷载, 这一施工方案被施工单位采纳, 确保了施工的顺利进行, 见图3。 图3 劲性骨架代粉钢筋骨架 (2)短桩和薄板基础 在深厚的软土地基中, 怎样保证高塔建筑不至于倾斜? 这是一个沉降控制的问题,目前通用的方法是“ 抗” 的办法, 例如处于同一场地条件的金茂大厦(高4 2 3 m ), 把中9 0 0 x 2 0 的钢管桩, 打入地下7 9 m , 以获得尽可能小的沉降, 这对于当时只有2 亿元概算的东方明珠来说是不能接受的。我们走的是另一条路, 即“ 放” 的办法, 允许它有稍大但较均匀的沉降, 因此只打了4 2 3 根5 0 0 x 5 0 0 m m 的混凝土桩, 入土深度4 8 m。我们充分估计到, 塔的中央荷载大, 斜撑下荷载较小, 但在静荷载下是对称的。因此,设计了较浅的桩基, 但加强箱基和斜撑, 使之构成很强的基座, 可以有效地调整中心和边缘的沉降差。实测表明, 从施工到士0.0 0 算起, 到塔建成后3 年, 基础中心的沉降为9 c m , 周边6 c m , 呈盆状变形, 高塔始终保持铅垂状态。仅有3 c m 的沉降差,△1 = 1 /