广州西塔结构设计--方小丹_精品文档.ppt

1、1广州西塔Introduction of Guangzhou West Tower Structure Design广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔广州珠江新城西塔结构设计简介结构设计简介结构设计简介结构设计简介方小丹方小丹方小丹方小丹方小丹方小丹2广州西塔工程概况广州珠江新城西塔项目位于珠江新城，在广州新广州珠江新城西塔项目位于珠江新城，在广州新城市中轴线西侧，与广州新电塔隔江相望。项目城市中轴线西侧，与广州新电塔隔江相望。项目占地占地31,085m31,085m2 2 ，总建筑面积约为，总建筑面积约为448,736m448,736m2 2。其。其中，地下室中，地下室4 4层

2、，为商场，停车场，机电设备间，层，为商场，停车场，机电设备间，地下地下4 4层板面标高层板面标高19.119.1米；主塔楼地面以上米；主塔楼地面以上103103层，高层，高432432米，米，7373层以下为写字楼及酒店服务楼层以下为写字楼及酒店服务楼层，层高层，层高4.54.5米，以上为高级酒店客房，层高米，以上为高级酒店客房，层高3.3753.375米米;主塔楼建筑面积约主塔楼建筑面积约250000m250000m2 2 。工程于工程于20052005年年1212月月2626日动工，先进行基坑支护及日动工，先进行基坑支护及土石方工程；土石方工程；20062006年年9 9月完成施工图设计，

3、月完成施工图设计，20082008年底主体结构封顶，年底主体结构封顶，20102010年底竣工交付使用。年底竣工交付使用。3广州西塔工程概况4广州西塔5广州西塔工程概况 图3 办公标准层平面（23层）办公标准层平面（23层）6广州西塔工程概况 图3 办公标准层平面（23层）酒店客房标准层平面（78层）7广州西塔工程概况项目发展商：广州越秀城建国际金融中心有限公司项目发展商：广州越秀城建国际金融中心有限公司设计团队设计团队:WEA-ARUP:WEA-ARUP 华南理工大学建筑设计研究院华南理工大学建筑设计研究院 联合体联合体施工图审查及顾问总承包：广州市设计院施工图审查及顾问总承包：广州市设计院

4、结构专业顾问：广州容柏生建筑工程设计事务所结构专业顾问：广州容柏生建筑工程设计事务所施工总承包：中国建筑总公司广州建筑集团联合体施工总承包：中国建筑总公司广州建筑集团联合体钢结构制作：沪宁钢机、精工钢构钢结构制作：沪宁钢机、精工钢构风洞试验单位：汕头大学风洞试验室，美国风洞试验单位：汕头大学风洞试验室，美国cppcpp风风 洞试验室洞试验室节点试验单位：华南理工大学土木工程系节点试验单位：华南理工大学土木工程系振动台试验单位：中国建筑科学研究院，同济大学振动台试验单位：中国建筑科学研究院，同济大学风环境评估单位风环境评估单位:广东省气象局。广东省气象局。8广州西塔结构体系结构体系结构分析结构分

5、析12振动台试验振动台试验3设计难点及解决方案设计难点及解决方案49广州西塔1、结构体系/抗侧力结构体系1.11.1、抗侧力结构体系、抗侧力结构体系采用采用巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝钢筋混凝土内筒的筒中筒体系土内筒的筒中筒体系。6969层以上，由于建筑使用层以上，由于建筑使用功能的需要，取消了核心筒的内墙，仅保留部分功能的需要，取消了核心筒的内墙，仅保留部分核心筒外墙并向内倾斜，电梯井道移至核心筒外，核心筒外墙并向内倾斜，电梯井道移至核心筒外，形成巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒形成巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+剪力墙结剪力墙结构体系。水平荷载（包括风荷载和

6、地震作用）产构体系。水平荷载（包括风荷载和地震作用）产生的倾覆力矩大部份由斜交网格柱外筒斜柱的轴生的倾覆力矩大部份由斜交网格柱外筒斜柱的轴力承担，基底剪力大部份由钢筋混凝土内筒承担。力承担，基底剪力大部份由钢筋混凝土内筒承担。10广州西塔1、结构体系/抗侧力结构体系广州西塔修长挺拔，高宽比达广州西塔修长挺拔，高宽比达6.56.5，平，平面为类三角形，外周边由六段曲率不同面为类三角形，外周边由六段曲率不同的圆弧构成；立面由首层至的圆弧构成；立面由首层至3131层外凸，层外凸，3131层至层至103103层内收，剖面外轮廓也呈弧层内收，剖面外轮廓也呈弧线。西塔外周边共线。西塔外周边共3030根钢管

7、混凝土斜柱根钢管混凝土斜柱于空间相贯，节点层间距离于空间相贯，节点层间距离27m27m；7373层层以下每节点层间分以下每节点层间分6 6层，层高层，层高4.5m4.5m；其；其余分余分8 8层，层高层，层高3.375m3.375m。11广州西塔1、结构体系/抗侧力结构体系广州西塔斜交网格外筒的组成包括：广州西塔斜交网格外筒的组成包括：、竖向构件竖向构件以一定角度相交的斜柱；以一定角度相交的斜柱；、水平构件、水平构件沿外周边布置、连接网格沿外周边布置、连接网格节点的环梁及沿外周边布置、支承于斜柱节点的环梁及沿外周边布置、支承于斜柱的楼面梁。斜交网格筒体的几何构成决定的楼面梁。斜交网格筒体的几何

8、构成决定了它抵抗水平力的独特优点，侧向刚度和了它抵抗水平力的独特优点，侧向刚度和扭转刚度也远优于框筒，但竖向刚度比框扭转刚度也远优于框筒，但竖向刚度比框筒稍差。水平力由斜柱的轴向力平衡，倾筒稍差。水平力由斜柱的轴向力平衡，倾覆力矩引起的竖向力也由交于节点的斜柱覆力矩引起的竖向力也由交于节点的斜柱的轴力平衡。的轴力平衡。12广州西塔1、结构体系/抗侧力结构体系斜柱中弯矩产生的原因：一是节间的竖向斜柱中弯矩产生的原因：一是节间的竖向荷载，并与斜柱的交角和层高相关；二是荷载，并与斜柱的交角和层高相关；二是网格节点的水平位移，相邻层间节点水平网格节点的水平位移，相邻层间节点水平位移差越大，斜柱的柱端弯

9、矩越大。网格位移差越大，斜柱的柱端弯矩越大。网格节点水平位移的大小除取决于斜柱轴力、节点水平位移的大小除取决于斜柱轴力、平面内的交角和平面外的折角外，还取决平面内的交角和平面外的折角外，还取决于网格筒环梁、内外筒间的拉梁和楼板的于网格筒环梁、内外筒间的拉梁和楼板的轴向刚度。节点的水平约束越强，斜柱截轴向刚度。节点的水平约束越强，斜柱截面的剪力和弯矩越小，同时，结构的竖向面的剪力和弯矩越小，同时，结构的竖向刚度越大。刚度越大。13广州西塔1、结构体系/抗侧力结构体系计算分析表明，西塔的层高不大，斜柱的计算分析表明，西塔的层高不大，斜柱的交角也不大，由交角也不大，由13.6313.6334.093

10、4.09，自重，自重引起的弯矩也不大；对各节点层施加了体引起的弯矩也不大；对各节点层施加了体外预应力，阻止了竖向荷载作用下网格节外预应力，阻止了竖向荷载作用下网格节点的向外水平位移，大大减少了斜柱的柱点的向外水平位移，大大减少了斜柱的柱端弯矩和剪力，提高了结构的竖向刚度。端弯矩和剪力，提高了结构的竖向刚度。不论是竖向还是水平荷载，斜柱的主要内不论是竖向还是水平荷载，斜柱的主要内力是轴力，剪力和弯矩均很小。力是轴力，剪力和弯矩均很小。14广州西塔1、结构体系/抗侧力结构体系钢管混凝土柱轴向刚度大，承载力高，延钢管混凝土柱轴向刚度大，承载力高，延性好，以轴力的形式来抵抗风荷载和地震性好，以轴力的形

11、式来抵抗风荷载和地震作用产生的水平力和倾覆力矩，正好发挥作用产生的水平力和倾覆力矩，正好发挥了钢管混凝土结构的优势，十分高效。此了钢管混凝土结构的优势，十分高效。此外，由于斜柱底端弯矩、扭矩很小，即使外，由于斜柱底端弯矩、扭矩很小，即使释放支座处释放支座处X X、Y Y、Z Z三个方向的转角约束，三个方向的转角约束，结构自振频率的变化甚微，即斜柱支座刚结构自振频率的变化甚微，即斜柱支座刚接或铰接对结构的侧向刚度和构件内力的接或铰接对结构的侧向刚度和构件内力的影响很小，这就可以简化支座的设计和构影响很小，这就可以简化支座的设计和构造。造。15广州西塔1、结构体系/抗侧力结构体系钢管混凝土外筒斜柱

12、断面尺寸：钢管混凝土外筒斜柱断面尺寸：从基底开始，钢管直径从基底开始，钢管直径1800mm1800mm，壁厚，壁厚35mm35mm，每一个节点层直径缩小，每一个节点层直径缩小50mm50mm或或100mm100mm，至顶层钢管直径至顶层钢管直径700 mm700 mm，壁厚，壁厚20mm20mm。核心筒外墙厚：核心筒外墙厚：地下室地下室1100mm1100mm，出地面，出地面1000mm1000mm，沿高度方，沿高度方向逐渐减薄至酒店层下层向逐渐减薄至酒店层下层500mm500mm；酒店层；酒店层以上以上4 4层层350mm350mm，其余，其余300mm300mm；核心筒内墙厚：核心筒内墙厚

13、：500mm500mm。16广州西塔1、结构体系/楼盖结构体系1.21.2、楼盖结构体系、楼盖结构体系首层以下及核心筒内采用钢筋混凝土梁板，首层以下及核心筒内采用钢筋混凝土梁板，板厚板厚130130200mm200mm。内外筒之间采用钢混。内外筒之间采用钢混凝土组合楼盖，梁跨度约凝土组合楼盖，梁跨度约8 815m15m，工字钢，工字钢梁高一般为梁高一般为450mm450mm，跨度较大处加高至，跨度较大处加高至600mm600mm；办公楼层板厚一般为；办公楼层板厚一般为110mm110mm，酒店，酒店楼层板厚一般为楼层板厚一般为130mm130mm，板跨度较大处局，板跨度较大处局部加厚。部加厚。

14、17广州西塔1、结构体系/基础1.31.3、基础、基础主塔楼位置基础底板已到达中微风化泥质主塔楼位置基础底板已到达中微风化泥质粉砂岩层。考虑到部分柱位下岩石裂隙较粉砂岩层。考虑到部分柱位下岩石裂隙较发育，采用人工挖孔桩（墩）基础，持力发育，采用人工挖孔桩（墩）基础，持力层均为微风化粉砂岩或砾岩，设计要求岩层均为微风化粉砂岩或砾岩，设计要求岩样天然湿度单轴抗压强度不小于样天然湿度单轴抗压强度不小于13MPa13MPa。桩径桩径32004800mm32004800mm，桩长约，桩长约613m613m。单桩竖。单桩竖向承载力特征值为向承载力特征值为110000kN247000kN110000kN24

15、7000kN。部分桩有抗拔要求，单桩抗拔承载力特征部分桩有抗拔要求，单桩抗拔承载力特征值为值为5000kN15000kN5000kN15000kN。主塔楼位置基础底板厚主塔楼位置基础底板厚2.5m2.5m。18广州西塔1、结构体系/基础19广州西塔1、结构体系/主要结构用料1.41.4、主要结构用料、主要结构用料钢材：钢材：Q345BQ345B除节点外的外筒钢管混凝土斜柱，除节点外的外筒钢管混凝土斜柱，楼盖钢梁及其他钢结构构件楼盖钢梁及其他钢结构构件Q345GJCQ345GJC节点部分的钢管、椭圆拉板及加节点部分的钢管、椭圆拉板及加强环板强环板18601860级高强低松弛钢绞线节点层体外预级高

16、强低松弛钢绞线节点层体外预应力索应力索20广州西塔1、结构体系/主要结构用料1.41.4、主要结构用料、主要结构用料混凝土：混凝土：C50C50桩及基础底板桩及基础底板C80C50C80C50核心筒及剪力墙核心筒及剪力墙C70C60C70C60外筒钢管混凝土斜柱外筒钢管混凝土斜柱C90C60C90C60外筒钢管混凝土斜柱节点外筒钢管混凝土斜柱节点 C40C35C40C35楼板楼板 21广州西塔结构体系结构体系结构分析结构分析21振动台试验振动台试验3设计难点及解决方案设计难点及解决方案422广州西塔2、结构分析/分析模型2.12.1、分析软件、分析软件ETABS ANSYS SAP2000ETABS ANSYS SAP20002.22.2、分析模型、分析模型钢管混凝土斜交网格外筒空间杆单元钢管混凝土斜交网格外筒空间杆单元由于实际节点尺寸较大，一般节点高度有由于实际节点尺寸较大，一般节点高度有8 815m15m高，而在结构整体计算中，节点一般也简化为杆高，而在结构整体计算中，节点一般也简化为杆件的连接点，故在结构整体计算中如何模拟节点件的连接点，故在结构整体计算中如何模拟节点是非常重要的