超高层建筑的纽带连体结构Word文档下载推荐.docx

1、如新央视大楼，南京金鹰天地广场，宝安公共文化艺术中心等。大局部连体结构会至少关于一个轴对称，如吉隆坡的双子塔，上海凯旋门大厦等。2按连接强弱分类按照塔楼与连接体的连接强弱可以分为柔性连接和刚性连接。柔性连接是指连接体可以通过隔震支座等于塔楼相连，连接体对塔楼的结构动力特性几乎不产生影响。如吉隆坡的双子塔，北京当代MOMA。刚性连接是指连接体于主塔楼有可靠连接，可以协调塔楼间的变形差异，其中又分为弱连接和强连接。弱连接指连接体刚度相对塔楼较小，使整体结构产生一定的整体弯曲作用，如宝安公共文化艺术中心。强连接是指连接体刚度相对刚度较大，使塔楼间产生显著的抗弯作用，如新央视大楼，南京金鹰天地广场以及

2、苏州东方之门等。2受力特点相对于一般超高层单塔于多塔结构，超高层连体结构体型复杂，连体的存在使得各塔楼相互约束，相互影响，结构在竖向和水平荷载作用下的受力性能复杂，影响因素众多，如：1塔楼的数量和结构形式；2结构的对称性；3连体的数量，刚度，位置；4塔楼的间距；5塔楼与连体的连接强弱等等。以下列图是东方之门和南京金鹰的几个典型模态。可以看到塔楼相连之后，整体刚度增大，但刚度不同的塔楼被连体协调变形后的模态特性难以预知，振动模态复杂。与其他体型的结构相比，超高层连体结构扭转变形大，平扭耦合效应明显，结构平动模态中扭转分量也有明显增加。扭转效应随着塔楼不对称性程度的增加而加剧。对于刚性连接的连体来

3、说，连体在重力荷载、风荷载、地震荷载作用下，往往处于拉、压、弯、剪、扭等多种应力状态下，受力复杂。由于多塔相对位置复杂，如塔楼距离、连体形状、相对角度等，对风荷载影响较大。由于一般连体跨度加大，荷载较重，对竖向地震较为敏感。不同的施工顺序和施工方法对连体结构的受力会产生巨大影响。如连体在何时连接，对结构的内力及变形产生很大影响。从以下列图可以看到，考虑施工顺序后，Y像位移增大了约14.2%。3连体连接强弱的判别连体作用的强弱，我们可以用筒体轴力形成的整体倾覆力矩与整个结构在水平作用下的倾覆力矩的比值来判断。简化如下所示。以下列图是宝安公共文化艺术中心的倾覆弯矩的比值，可以看到连体对结构整体倾覆

4、力矩的奉献很小，只有5%和15%，因此这里的连体为刚性连接中弱连接。4工程案例新央视大楼建筑设计：OMA结构设计：ARUP&ECADI连体形式：刚性强连接我们致力于创造一座富有标志性的建筑，公平的展现当今中国最美的一面。我们希望央视大楼在城市中的作用不仅仅是地标，而更是积极活泼的参与者;。位于北京东部CBD的央视大楼，由两座向内倾斜的塔楼连接构成，从不同角度看上去造型各异，像一道门，像两个紧挨着的字母Z,也像一座被折叠的摩天楼。这样横向的建筑造型被中国网民戏称为大裤衩中央电视台新大楼自从方案公布以来,引发了中国建筑史上空前的关注与争议在长达10年多的时间甲谣传!非议!直至今日大楼已经完

5、工人们对它或惊喜!或扣忧!或批评的声音依旧不绝于耳,它似乎一直没有完全得到中国建筑界及普通群众的理解和认可然而.大多数关注和争议都止步于其独特的外型，对其实质的设计与实施过程也缺乏全面的了解。1建筑方案演变央视大楼的三维环状造型在其四个侧面向内切除，形成一个侧面向内呈6度倾斜的对称梯形台，沿着梯形台的一个外角切除一个10mx100mx161m的、与外侧面平行的小梯形台。最后在顶部以一个与水平面呈8度的平面做顶部切除，做减法剩下的几何形体便是央视大楼主楼的最终造型。将这个方柱体的接地轮廓向南、向西各拓展40m，形成一个200mx200mx6m的基座，如下列图所示。2结构方案演变央视大楼的主结构分

6、布在建筑形体外层,是由梁、柱和斜撑共同组成的连续空间网筒结构。大楼特殊的几何造型导致外筒杆件受力不匀,故设计将斜向交叉的钢构件-斜交格构-在受力较大或较小的区域增加或减小密度，如下列图所示。大楼的幕墙支撑结构为菱形板块。该结构与建筑外筒主结构的斜撑体系完全平行标准菱形板块高度跨越4层楼。随着结构受力的增强或减弱板块尺寸也相应变小或变大最终大楼外表皮呈现出不规那么的菱形图案。网格约密，颜色越深，表示受力越大，如下入所示。3结构特点由于其特殊的倾斜连体造型，其抗震设计及工程施工所面临的难题是前所未有的。悬臂局部最大长度75m，5万吨重量需要由悬臂结构承当并传递至塔楼。主楼的两个塔楼倾斜而在顶部连接

7、并相互支承，主体结构以带斜撑的巨型外筒提供整体刚度和稳定性。斜撑立面布置反映力学特征，在高应力的区域，支撑布置比拟密，在低应力区域，支撑布置比拟稀。由于中间的连体局部对两个筒体起到连接、相互支撑的作用，因此施工过程对结构内力分布影响非常明显。合理的施工次序和加载顺序可以调整倾斜塔楼以及连体结构的内力分布。新央视大楼最终的施工方案是塔楼、裙楼独立施工，悬臂结构外伸合拢。丽泽SOHOB+G&CABR&BIAD丽泽SOHO是著名设计师扎哈-哈迪德的收官之作，工程DNA双螺旋结构复杂，幕墙板块有1700多种，200m高的中庭属世界之最。设计灵感源于DNA双螺旋，楼体线条反对称曲面流畅远观如巨龙盘旋，夜

8、晚近看楼体通透晶莹宛假设一颗璀璨的夜空之眼，让人感觉像置身于科幻大片之中。网上有很多资料详细解释了建筑形体的由来，在这里就不再详细解释了。2结构方案结构高度191.5m，由两个反对称的单塔建筑组成。可以看出，单塔结构各层呈现螺旋形上升，从底部到顶部旋转了45度，并且在上部存在大悬挑。由于该结构的旋转造型，导致结构在竖向荷载作用下，即产生水平的扭转作用。因此，单塔结构自身难以成立，必须在双塔之间设置桁架以保证双塔共同工作。在方案阶段，结构工程师针对建筑的形体特征，比照了不同的结构方案。方案1：圆钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，双塔之间每隔5层设一道一层高的桁架连接，挑空区的幕墙面不设支

9、撑上部结构的立柱或斜撑。方案2：圆钢管混凝土框架-支撑结构体系，双塔之间每隔5层设一道联系楼板，挑空区的幕墙面按幕墙的龙骨造型设置支撑，支撑刚度较弱。方案3-1：圆钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，双塔之间每隔5层设一道联系楼板，挑空区的幕墙面设立柱支撑上部结构；方案3-2：圆钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，在方案3-1的根底上，在两个单塔的周圈斜柱上打一道斜撑，斜撑数量较少，在幕墙内和幕墙外的立面，每一个楼层仅出现一根斜撑；方案3-3：圆钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，在方案3-1的根底上，将立柱换为斜柱。方案4-1至4-3为圆钢管混凝土框架-支撑结构体系，将方案

10、3-1至3-3的钢筋混凝土核心筒替换为圆钢管混凝土框架-支撑核心筒。方案5，在方案4-1的根底上，去掉支撑立柱，加大两单塔之间的连梁，考察立柱对结构反响的影响。各比照方案模型如图5所示。可以看到，方案2的连接刚度太弱，在竖向荷载下的扭转位移太大，因此是不成立的，结合建筑功能及造型，最终确实定了方案一。在方案一的根底上，结构工程师还分析了不同部位连桥方案对结构整体性的影响，初步确定了丽泽SOHO的结构体系。最终的结构主要由筒体-单侧弧形框架的两个单塔与椭圆形腰桁架组成，双塔之间在第13、24、35层每个设备层及顶层处各设置一道连桥及腰桁架。结构的抗侧力体系主要由以下几种构件组成：圆钢管混凝土斜柱

11、、钢筋混凝土核心筒、腰桁架、塔楼之间的连桥等。从以下列图中的施工照片更能清楚的看到腰桁架以及双塔之间的连桥结构。可以发现，丽泽SOHO中的连体结构是一种强连接，单个塔体在结构上是不成立的，必须通过连体的作用来保证两个塔体共同工作。重庆来福士广场MosheSafdieARUP柔性连接最近，网红建筑重庆来福士广场上250m高300m长的水晶连廊正式向游客开放了。八座微倾的摩天塔楼犹如江面上强劲的风帆，其中两座更高达350米。长400米的水晶廊桥在250米的高空连接起四座酒店、商场和休闲设施。在重庆来福士的设计中建筑师汲取重庆传统航运文化将渝中半岛想象成为行驶的帆船。老爷子的另一个代表作便是新加坡的

12、加沙酒店，可见老爷子对这一设计手法是情有独钟。2连桥的结构设计顶部250m高300m长的水晶连桥是重庆来福士广场的标志性特点。在250m高空连接4座塔楼，对结构设计来说是一个非常大的考验。ARUP的工程师在初期，针对连桥的连接方式提出了五种连接方式：1整体连接；2独立连接（设置防震缝）；3动态连接（单设抗震支座；4动态连接（抗震支座与阻尼器的组合）;5局部塔楼固定连接与局部塔楼动态连接。最终从位移需求、剪力需求、用钢量以及塔楼和连桥间的相互影响等多方面，确定了动态连接抗震支座与阻尼器组合方式作为最终连桥支座方案，是属于典型的柔性连接。该连接方案可以在一般情况下如风、温度将天桥和塔楼固定在一起，

13、而在发生剧烈地震时允许一定的晃动空间，耗散地震产生的巨大能量。而隔震支座和阻尼器一起又可以提供自我复位的能力。连桥安放于4个塔楼上，每个塔楼上均安装6个隔震支座。两组阻尼器于左右两侧控制东西和南北方向变形。在塔楼顶部5m，设有转换结构，支座安装在3m宽、5m深的转换梁上。连桥的主桁架为3组东西向连续桁架并跨越4个塔楼，垂直于主桁架方向大约每4.5m安装一梯形次桁架连接3组主桁架。连桥构件主要于反弯点塔楼两侧断开，设置连接点方便施工后期连接中间段。两组从连桥主结构悬挑出的小连桥作为连桥与北塔楼之间的建筑通道，但结构上小连桥与北塔楼之间设置抗震缝。重庆来福士广场工程体量大且结构复杂，对于结构工程师

14、是一个巨大的挑战，结构设计应不拘泥于传统结构形式，敢于创新，使得结构平安合理，并最大程度表达了建筑效果。南京金鹰天地广场法国何斐德建筑设计公司金鹰天地广场工程由三栋高度均超过300m的超高层建筑在高空连体而形成，是目前全世界在建的、高度最高的、连体跨度最大的非对称三塔连体结构。三栋塔楼均采用框架-核心筒混合结构体系。通过5层高的连接体将三个塔楼在191.5232m处将三个塔楼连接在一起。连接体采用5层高的钢桁架，连接体的钢桁架贯穿相互连接的两栋塔楼，将三个塔楼强有力的连接在了一起，并在连接体底部设置了双向交叉桁架，是一个典型的刚性强连接体。刚性强连接体的连体方案，有效实现了三栋塔楼的共同作用，极大提高了整体