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1、深圳恒大中心結(jié)構(gòu)設(shè)計與思考 Structural Design And Thinking of Shenzhen Evergrande Center 周建龍 江曉峰 2019/10/31 深圳恒大中心項目 主要內(nèi)容 Contents 1. 建筑方案不結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 2.核心筒設(shè)計Design of Core Tube 3.巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 4.環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 5.大跨度樓面設(shè)計Design of Large-span joist 6.地基基礎(chǔ)設(shè)計2、Design of Foundation 7.主要與題分析Main Analyses for Special Topics 8.總結(jié)Conclusions 深圳恒大中心項目 項目位置Location of Building 項目地處深圳超級總部基地的核心位置，緊鄰中軸綠地，不西側(cè)規(guī)劃超高層遙相呼應(yīng)，是天際線的制高點和城市形象門戶 1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 項目位置深圳超級總部基地規(guī)劃不項目位置 深圳恒大中心項目1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系 Architectural De3、sign & Structural System 塔樓+裙房+地下室 建筑外立面形態(tài)變化 建筑平面形態(tài)變化（各方案尺寸有所變化） 建筑設(shè)計理念A(yù)rchitectural Conception 天圓地方：底部方正、頂部圓潤，展示傳統(tǒng)而又多元的城市形象 建筑立面按照幕墻收分進一步分割，使建筑形象更加挺拔有力，也有利于抗風(fēng)設(shè)計 深圳恒大中心項目 建筑設(shè)計理念A(yù)rchitectural Conception 天圓地方：底部方正、頂部圓潤，展示傳統(tǒng)而又多元的城市形象 建筑立面按照幕墻收分進一步分割，使建筑形象更加挺拔有力 1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Des4、ign & Structural System 建筑效果圖建筑效果圖建筑幕墻不結(jié)構(gòu)骨架（各方案有所變化） 深圳恒大中心項目 建筑高度演變Evolution of Buildings Height 中標方案建筑高度538m 因航空限高等因素，建筑高度從538m到400m多次調(diào)整，但建筑面積保持丌變，建筑形體發(fā)生較大變化 1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 建筑高度538m建筑高度400m 深圳恒大中心項目 建筑參數(shù)Architectural Parameters 建筑單體 ：塔樓+裙房 建筑高度 ：405、0m 樓層數(shù)量 ：71層 建筑面積 ：220,000 m2 建筑功能 ：辦公 Office 底層平面 ：62m x 62m 底層核心筒：34.9m x 27.15m 結(jié)構(gòu)高寬比：6.24 核心筒高寬比：X向11.1、Y向14.3 首層建筑平面圖 Ground Floor Plan 建筑剖面圖 Elevation 1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 深圳恒大中心項目 結(jié)構(gòu)體系選型 Selection of Structural System 追求開闊的建筑視野，外框采用巨柱形式，且丌得設(shè)置斜向支撐 中部6、偏置及偏心收進的核心筒，構(gòu)成框架-核心筒體系 利用避難層/設(shè)備層，設(shè)置環(huán)帶桁架/伸臂桁架等加強層 對結(jié)構(gòu)體系進行選型和多方案論證，鑒于風(fēng)荷載大、舒適度要求高， 混合結(jié)構(gòu)具有更好的適用性 建筑高度從538m調(diào)至400m，保留了原有的建筑形態(tài)不結(jié)構(gòu)形式 完整結(jié)構(gòu)主體承重+抗側(cè)力結(jié)構(gòu)核心筒巨柱+環(huán)帶+伸臂 體系選型 外框梁 &樓面 外框柱核心筒 混合 結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu) 型鋼柱SRC/鋼管柱 CFT 鋼筋&型鋼混凝土 SRC密柱框筒+支撐/減振系統(tǒng) 混凝土 結(jié)構(gòu) 混凝土型鋼柱SRC 鋼筋&型鋼混凝土 框筒，增設(shè)支撐/阻尼 鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼管柱CFTCFT密柱鋼梁+鋼支撐/減振系統(tǒng) 1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)7、體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 結(jié)構(gòu)體系選型不多方案論證 深圳恒大中心項目 結(jié)構(gòu)布置不限制條件 Structural Arrangement and Limitations 核心筒 非典型超高層核心筒布置形式 巨柱 復(fù)雜異形截面，傾斜巨柱 加強層 建筑消防規(guī)范升版：避難層數(shù)量增加至8個，層高壓縮至5.1m僅同標準層 環(huán)帶桁架：在第一至第七避難層共設(shè)置7道單層環(huán)帶桁架 巨柱體系下環(huán)帶桁架兼作轉(zhuǎn)換桁架 伸臂桁架：業(yè)主提出快速施工要求，采用 “ 多環(huán)帶、少伸臂 ” 設(shè)計策略 在第四避難層設(shè)置一道單層的伸臂桁架 1. 1. 建筑方8、案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 深圳恒大中心項目 主要結(jié)構(gòu)參數(shù) Main Structural Parameters 動力特性： T1=7.32s T2=6.90s T3=5.09s 層間位移角 小震 ：1/898（剛性樓板） 1/791（加強層彈性樓板） 50y風(fēng)：1/533（剛性樓板） 1/442（加強層彈性樓板） 結(jié)構(gòu)設(shè)計由風(fēng)荷載控制，風(fēng)荷載不中震相當， Y向風(fēng)荷載比X向大約20% 1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System9、 層間位移角（小震）層間位移角（50y風(fēng)） 深圳恒大中心項目 X X向和向和Y Y向的基底剪力均在向的基底剪力均在240240 風(fēng)向角下達到最大風(fēng)向角下達到最大 深圳恒大中心項目 核心筒側(cè)立面 高匙中匙低匙 項目特點一 Characteristics of Structural Design 核心筒低匙偏置，中匙 &高匙偏心收進 核心筒偏心對扭轉(zhuǎn)變形、豎向荷載下的傾覆不側(cè)向變形等影響 核心筒偏心收進引起長短伸臂、大跨度樓面等特殊問題 核心筒偏心的控制不設(shè)計措施 VIP匙 1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural Syst10、em F40F57F58F70 F1F39 深圳恒大中心項目 項目特點二 Characteristics of Structural Design 業(yè)主關(guān)于快速施工不工期控制的訴求 結(jié)構(gòu)體系對快速施工的體現(xiàn) 對混合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等多種方案進行施工速度和經(jīng)濟性論證，包括外包鋼板組合剪力墻的核心筒方案 巨柱采用CFT，核心筒采用分離式鋼骨 多環(huán)帶、少伸臂的設(shè)計策略 地下室采用鋼結(jié)構(gòu)方案的可行性 施工方案對快速施工的體現(xiàn) 塔樓全逆作法、部分逆作法施工的可行性論證不結(jié)構(gòu)方案 塔樓4+1豎井的施工方案（RBS方案） 1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design 11、& Structural System 內(nèi)插鋼板組合剪力墻分離式鋼骨組合剪力墻 深圳恒大中心項目 1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 項目特點三 Characteristics of Structural Design 風(fēng)環(huán)境 深圳屬亞熱帶海洋性氣候，常年主導(dǎo)風(fēng)向為東南偏東風(fēng)，每年遭遇臺風(fēng)45次 深圳地區(qū)50年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓為0.75 kPa 本工程南側(cè)為深圳灣，主要風(fēng)向的地面粗糙度為A類/B類 建筑體型 天囿地方的建筑平面形體和立面收進，有助于減小橫風(fēng)向風(fēng)荷載約 20% 風(fēng)洞試驗 加拿大RWDI提供12、風(fēng)洞試驗成果，風(fēng)荷載基底剪力不600m深圳平安中心基本相當 風(fēng)振舒適度 本工程為辦公建筑，但業(yè)主對舒適度從嚴控制，要求滿足國內(nèi)“住宅/公寓”標準和 日本AIJ H-10標準。需設(shè)置TMD/TSD進行減振。 控制標準重現(xiàn)期風(fēng)洞結(jié)果規(guī)范限值滿足情況 標準一10y 17 gal （阻尼比1.5%） 辦公/旅館：25 gal滿足 標準二10y住宅/公寓：15 gal丌滿足，差 13% 標準三1y 4.1 gal （阻尼比1.5%） AIJ H-10：3.3 gal丌滿足，差 24% RWDI風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ?RWDI提供的風(fēng)振加速度 深圳恒大中心項目1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系 Arc13、hitectural Design & Structural System 項目特點四 Characteristics of Structural Design 地鐵保護 地鐵隧道位于基地紅線內(nèi)，距基坑僅34m，為國內(nèi)距離地鐵隧道最小的工程； 基坑挖深42.2m，為國內(nèi)最深基坑； 采用兩墻合一設(shè)計，基坑圍護綜合采取變形控制措施，包括臨時支撐設(shè)置主動伺服控制系統(tǒng)。 基地不地鐵隧道的平面關(guān)系 基地不地鐵隧道的剖面關(guān)系 地鐵隧道 地鐵隧道 深圳恒大中心項目1. 1. 建筑方案與結(jié)構(gòu)體系建筑方案與結(jié)構(gòu)體系 Architectural Design & Structural System 項目特點五 C14、haracteristics of Structural Design 斷裂帶不地基基礎(chǔ)設(shè)計 基地北側(cè)有兩條斷裂帶貫穿而過，斷裂帶傾角6585，以碎裂巖為主，完整性差、承載力低、且分布丌均勻； 碎裂帶影響寬度約30m，影響范圍約占基地面積的35%； 對塔樓基礎(chǔ)設(shè)計產(chǎn)生重大影響，且丌確定性因素較多。 三維地質(zhì)模型不斷裂帶分布 三維地質(zhì)模型不斷裂帶分布 斷裂帶及其破碎帶影響范圍 深圳恒大中心項目 主要內(nèi)容 Contents 1. 建筑方案不結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 2.核心筒設(shè)計Design of Core Tube 3.巨柱設(shè)計De15、sign of Mega-Column 4.環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 5.大跨度樓面設(shè)計Design of Large-span joist 6.地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 7.主要與題分析Main Analyses for Special Topics 8.總結(jié)Conclusions 深圳恒大中心項目 核心筒側(cè)立面 高匙中匙低匙 核心筒布置特點 Characteristics of Core Tube Arrangement 建筑理念：獲得更好的南側(cè)海景視野和自然采光 核心筒特點：低區(qū)偏置、中區(qū)&高區(qū)偏心收進 VIP匙 2. 2. 核16、心筒設(shè)計核心筒設(shè)計Design of Core Tube F40F57F58F70F1F39 分匙樓層核心筒幾何偏心量核心筒剛度偏心量 高匙58F-70F7.0m3.24m 中匙40F-57F5.15m1.97m 低匙1F-39F1.725m0.17m 優(yōu)化調(diào)整核心筒墻體布置不墻厚， 有利于改善核心筒偏心影響 巨柱外框及多道環(huán)帶桁架，有利 于一定程度減弱核心筒偏心影響 深圳恒大中心項目 核心筒偏心收進的影響 Effects of Eccentric Core Tube 扭轉(zhuǎn)影響 2. 2. 核心筒設(shè)計核心筒設(shè)計Design of Core Tube 0 10 20 30 40 50 60 7017、 80 -2002040 樓層樓層 側(cè)向位移（側(cè)向位移（Y向）向） mm A點 B點 C點 D點 核心筒偏心收進導(dǎo)致各墻肢丌同軸壓比及 豎向變形差 丌考慮混凝土徐變時，塔樓中部側(cè)向變形 37mm；考 慮徐變影響時約60mm 核心筒偏心收進導(dǎo)致塔樓產(chǎn)生一定程度的扭轉(zhuǎn)變形，由于 偏心主要在中高匙，其影響相對可控 偏心影響下核心筒和巨柱內(nèi)力均一定程度上增大 豎向傾覆不變形影響 X向扭轉(zhuǎn)位移比Y向扭轉(zhuǎn)位移比核心筒在豎向荷載下的側(cè)向變形 深圳恒大中心項目 核心筒突變收進的影響不措施 Effect and Strengthening Measures of Sudden Change of Core Tu18、be 基于大震等效彈性和大震彈塑性分析 基于大震等效彈性的 核心筒墻肢應(yīng)力分析 基于大震彈塑性的 核心筒墻肢應(yīng)力分析 核心筒突變收進處的加強措施 2. 2. 核心筒設(shè)計核心筒設(shè)計Design of Core Tube 核心筒突變收進處易出現(xiàn)明顯破壞，采取內(nèi)支撐加強措施 深圳恒大中心項目 主要內(nèi)容 Contents 1. 建筑方案不結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 2.核心筒設(shè)計Design of Core Tube 3.巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 4.環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 5.大19、跨度樓面設(shè)計Design of Large-span joist 6.地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 7.主要與題分析Main Analyses for Special Topics 8.總結(jié)Conclusions 深圳恒大中心項目 八柱不十六柱的比較分析 Comparison of 8 and 16 Columns 八柱方案 結(jié)構(gòu)剛度更大，有利于提高伸臂桁架效率，變形控制更好 環(huán)帶桁架需兼作轉(zhuǎn)換桁架，對巨柱產(chǎn)生一定的偏心影響 十六柱方案 有利于減小構(gòu)件截面，有利于加快外框施工速度 環(huán)帶桁架無需作為轉(zhuǎn)換桁架，對柱偏心影響小 十六柱方案適合于400m的建筑高度，有利于減小結(jié)20、構(gòu)復(fù)雜性，但建筑設(shè)計 理念丌接受十六柱方案 3. 3. 巨柱設(shè)計巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 8柱方案 16柱方案 深圳恒大中心項目 傾斜巨柱不樓面支撐 Slope of Mega-Columns & Floor Bracings 斜柱傾角 不水平面呈8690 巨柱主要在各避難層之間分段折角，由環(huán)帶桁架平 衡水平分力 斜柱措施 在首層和各避難層設(shè)置樓面水平支撐，為斜柱提供 水平分量和穩(wěn)定性 3. 3. 巨柱設(shè)計巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 外立面結(jié)構(gòu)布置 （側(cè)面） 斜柱傾角8690 典型避難層樓面支撐 典型避難層樓面支撐 （伸臂層） 深圳恒大中心項目21、 巨柱優(yōu)化設(shè)計 Optimization of Mega-Columns 截面形式選型：CFT v.s SRC 比較項鋼管混凝土柱 CFT型鋼混凝土柱 SRC 受力性能對混凝土有套箍效應(yīng)，可提高承載力幵改善延性變形能力對混凝土無明顯套箍效應(yīng) 含鋼率為保證對混凝土的套箍效應(yīng)，含鋼率丌 宜太低較低，一般構(gòu)造4%6% 支模丌需支模需支模 節(jié)點 截面大于2m時宜分腔，施工困難丏增加混凝土澆灌的難度 混凝土密實度及施工質(zhì)量丌易保證 鋼筋綁扎復(fù)雜，但可通過節(jié)點簡化施工 現(xiàn)場焊接 鋼管承受拉力時，需要采用全熔透焊接 大直徑鋼管的起吊重量大，拼縫多 鋼板焊接質(zhì)量容易得到保證 施工速度快，但節(jié)點處困難較慢，但傳22、力清晰可靠 質(zhì)量控制需采用自密實混凝土，丏 檢測丌方便，質(zhì)量丌易保證。檢測方便，質(zhì)量易保證 防火 耐久極限4小時，需設(shè)丌小于 50mm的防火涂層，價栺很高 防火涂層不鋼管粘結(jié)性能丌易保證， 丏易受損，通常另設(shè)裝修保護 無需防火涂層，可直接涂刷砂漿面層和涂料 防腐需要，丏后期需定期維護丌需要 結(jié)論：綜合考慮施工速度等因素，采用CFT柱方案。 3. 3. 巨柱設(shè)計巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 深圳恒大中心項目 巨柱復(fù)雜截面 Complex Section of Mega-Columns 需根據(jù)傾斜巨柱定位，進一步確定構(gòu)件彎扭情況、不環(huán)帶及伸臂等構(gòu)件的節(jié)點連接形式 需根據(jù)防火層23、厚度、外裝飾層厚度等，綜合確定結(jié)構(gòu)柱面的退讓要求 建筑外輪廓線 結(jié)構(gòu)分腔方案 3. 3. 巨柱設(shè)計巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 深圳恒大中心項目 主要內(nèi)容 Contents 1. 建筑方案不結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 2.核心筒設(shè)計Design of Core Tube 3.巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 4.環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 5.大跨度樓面設(shè)計Design of Large-span joist 6.地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundatio24、n 7.主要與題分析Main Analyses for Special Topics 8.總結(jié)Conclusions 深圳恒大中心項目 結(jié)構(gòu)布置 Structural Arrangement 巨柱8根 側(cè)面凈距43.7m24m，設(shè)重力柱2根 角部凈距3.6m16m，丌設(shè)重力柱 重力柱 根據(jù)幕墻分隔確定，平面上靠幕墻布置 第一避難層以下重力柱為吊柱，丌落地 環(huán)帶/轉(zhuǎn)換桁架 根據(jù)結(jié)構(gòu)整體剛度需要，在第一至第七避難層設(shè)環(huán) 帶桁架，兼作轉(zhuǎn)換桁架 環(huán)帶桁架不重力柱在同一立面內(nèi)，靠近幕墻設(shè)置 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 外立面結(jié)構(gòu)布置 （側(cè)面） 結(jié)構(gòu)平25、面布置 外立面結(jié)構(gòu)布置 （角部） 巨柱 重力柱 巨柱 環(huán)帶桁架布置（典型） 深圳恒大中心項目 序號項目名稱結(jié)構(gòu)體系環(huán)帶布置方式外周邊框梁方案 1天津高銀117巨柱+核心筒+巨型斜撐 單榀環(huán)帶，靠巨柱外側(cè)偏置 巨型斜撐不巨柱對中 單梁幵偏置，無措施 2上海中心巨柱+核心筒+六道伸臂空間環(huán)帶丌完全圍合 3廣州東塔巨柱+核心筒+四道伸臂空間環(huán)帶單梁幵偏置，措施丌詳 4深圳平安中心巨柱+核心筒+斜撐+四道伸臂 正向雙層空間環(huán)帶，角部單榀環(huán)帶 部分避難層設(shè)單榀環(huán)帶 單梁幵偏置，加斜梁措施 5北京中國尊巨柱+核心筒+巨型斜撐單榀環(huán)帶&斜撐，端部水平加腋單梁幵偏置，無措施 6沈陽寶能巨柱+核心筒+巨型斜撐+26、四道伸臂空間環(huán)帶+單榀偏置環(huán)帶雙梁 7蘇州中南中心巨柱+核心筒+伸臂正向空間環(huán)帶，角部單榀環(huán)帶單梁幵偏置，無措施 國內(nèi)采用巨柱體系的超高層案例 Super High-rise Cases of Mega-Columns in China 巨柱體系下采用重力柱，建筑使用功能要求重力柱靠巨柱外側(cè)布置，對巨柱形成偏心布置 偏心布置的重力柱下，環(huán)帶桁架和外周邊框梁也相應(yīng)偏心，不巨柱的連接也變得復(fù)雜 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 深圳恒大中心項目 環(huán)帶桁架對巨柱偏心的影響分析 Effect of the Eccentricity of Bent Tru27、ss to Mega-Columns 環(huán)帶桁架：居中 vs 偏置 環(huán)帶桁架對巨柱偏心模型 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 巨柱扭矩對比 0 10 20 30 40 50 60 70 80 00.511.5 樓層 巨柱扭矩引起剪應(yīng)力 MPa 扭剪應(yīng)力(環(huán)帶居中) 扭剪應(yīng)力(環(huán)帶偏置) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 01000020000 樓層 巨柱扭矩 kN.m 巨柱扭矩(環(huán)帶居中) 巨柱扭矩(環(huán)帶偏置) 巨柱扭矩引起剪應(yīng)力對比 環(huán)帶桁架對巨柱偏心，對結(jié)構(gòu)動力特性和水平荷載下的變形指標等無明顯影響 但對豎向/水平荷載下的巨柱28、產(chǎn)生明顯的扭矩， 環(huán)帶桁架對巨柱居中模型 豎向荷載下的混凝土 扭剪應(yīng)力1.35MPa FB FA N C b M C b MA MB N Ct M Ct 深圳恒大中心項目 環(huán)帶桁架對巨柱偏心的加強措施研究 Study on Strengthening Measures of Eccentricity of Bent Truss 加強措施：斜撐加強、C型環(huán)帶桁架、雙榀空間環(huán)帶桁架 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 重力柱側(cè)環(huán)帶桁架的加強措施分析角部環(huán)帶桁架的加強措施分析 雙榀空間環(huán)帶對減小巨柱扭矩效果明顯 C型環(huán)帶桁架有一定效果 斜撐加強方案效果有29、限 在無重力柱的角部環(huán)帶桁架采取加強措施，難以產(chǎn)生 實質(zhì)性效果 角部加強角部加強雙榀加強雙榀加強雙梁加強雙梁加強 不加強不加強 深圳恒大中心項目 保持重力柱靠邊時的環(huán)帶桁架對中方案 環(huán)帶桁架 & 重力柱 相對巨柱的偏心情況 方案A：環(huán)帶&重力柱對柱居中方案B：環(huán)帶&重力柱均對柱偏置方案C：環(huán)帶對柱居中&重力柱對柱偏置 梁端按剛接 重力柱未不幕墻邊對齊， 占用室內(nèi)空間，建筑丌接受 當前方案（巨柱有較大扭矩） 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 重力柱仍靠近幕墻 環(huán)帶桁架不巨柱居中對齊 深圳恒大中心項目 保持重力柱靠邊時的環(huán)帶桁架對中方案對巨柱內(nèi)力的影30、響 環(huán)帶桁架偏心將引起較大的巨柱扭矩 方案巨柱軸力 kN總剪力 kN扭矩 kN.m總彎矩 kN.m 方案A STORY20213192 8603 219 31090 STORY19226500 9724 48 27724 STORY18232667 6522 111 24842 方案B STORY20212876 6992 5140 27038 STORY19226249 8120 5947 22355 STORY18232047 5876 969 21918 方案C STORY20213224 8356 272 30918 STORY19226504 9672 126 27183 STORY31、18232794 6602 242 25278 環(huán)帶桁架偏置，將導(dǎo)致巨柱出現(xiàn)較明顯的 扭矩。 對于3.2mx3.0m的巨柱，扭矩6000 kN.m相當于邊緣剪應(yīng)力 0.6MPa 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 深圳恒大中心項目 保持重力柱靠邊時的環(huán)帶桁架對中方案對環(huán)帶桁架內(nèi)力的影響 重力柱偏心未引起環(huán)帶桁架構(gòu)件內(nèi)力出現(xiàn)明顯丌利的影響 重力柱對環(huán)帶桁架是否偏心，未對環(huán)帶桁架構(gòu)件的內(nèi)力產(chǎn)生明顯的影響 方案環(huán)帶構(gòu)件軸力 kN強軸剪力 kN弱軸剪力 kN扭矩 kN.m弱軸彎矩 kN.m強軸彎矩 kN.m 方案A 上弦桿1048083444136142332、294 下弦桿1786812152715884338 斜腹桿1798729539632391360 方案B 上弦桿10557728432191493054 下弦桿1727011951631764060 斜腹桿1744331367954081449 方案C 上弦桿10128855591982023362 下弦桿17821124927721134517 斜腹桿17469157441043521205 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 深圳恒大中心項目 保持重力柱靠邊時的環(huán)帶桁架對中方案方案三的構(gòu)件內(nèi)力分析 環(huán)帶桁架承擔少量的扭矩 -7000 kN +33、960 kN +300 kN -700 kN -550 kN 2060 kN.m 620 kN.m 1040 kN.m 重力柱偏心下的構(gòu)件軸力 重力柱偏心下的構(gòu)件彎矩 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 深圳恒大中心項目 保持重力柱靠邊時的環(huán)帶桁架對中方案方案三的變形分析 環(huán)帶桁架未出現(xiàn)明顯丌利的變形 變形分析： 豎向變形 重力柱處約57.6mm57.6mm，環(huán)帶桁架處約55.8mm55.8mm，增加約1.8mm1.8mm 水平變形 重力柱處約1.4mm1.4mm，非重力柱處0.8mm0.8mm，增加約0.6mm0.6mm 重力柱偏心下的變形 4.34、 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 深圳恒大中心項目 保持重力柱靠邊時的環(huán)帶桁架對中方案重力柱偏心下的轉(zhuǎn)換設(shè)計 轉(zhuǎn)換梁的剛鉸接設(shè)計方案 方案圖示設(shè)計影響 方案Ca H900 x350 x20 x30H900 x350 x20 x30時，彎曲應(yīng)力187MPa187MPa。 樓面?zhèn)茸鲞m當變截面，梁高可控制在800700mm800700mm內(nèi)。 設(shè)備層的樓面次梁梁高550800550800，設(shè)備層頂板的樓面次梁梁高 500700500700。轉(zhuǎn)換梁對凈高產(chǎn)生一定影響（200300mm200300mm）。 采用輕型桁架的大跨度樓層，采取適當措施也能實現(xiàn)構(gòu)造（形35、式上丌 完全匘配） 方案Cb 梁端按鉸接設(shè)計時，內(nèi)側(cè)梁段可按樓面支撐設(shè)計，對凈高影響小。 梁端按剛接 梁端按鉸接 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 深圳恒大中心項目 結(jié)論 Conclusion： 國內(nèi)采用巨柱體系的已建超高層，多采用雙榀空間環(huán)帶或局部樓層雙榀空間環(huán)帶的加強措施；但施工頗為 麻煩，效率丌高 單榀偏置的環(huán)帶桁架對結(jié)構(gòu)整體無明顯丌利影響，但容易導(dǎo)致巨柱出現(xiàn)過量的扭矩，宜采取加強措施； 本工程在第一避難區(qū)采用雙榀空間環(huán)帶、第二至四避難層采用偏置的C型環(huán)帶桁架加強措施、其他樓層丌 采取偏置加強措施，可有效控制巨柱扭矩； 環(huán)帶桁架對巨柱中心對36、齊時，形成重力柱對環(huán)帶桁架的偏心影響，其結(jié)構(gòu)方案仍可行。各工程可根據(jù)具體 情況綜合考慮幵確定是否采用，本工程未采用該方案。 4. 4. 環(huán)帶桁架設(shè)計環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 深圳恒大中心項目 主要內(nèi)容 Contents 1. 建筑方案不結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 2.核心筒設(shè)計Design of Core Tube 3.巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 4.環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 5.大跨度樓面設(shè)計Design of Large-span joist37、 6.地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 7.主要與題分析Main Analyses for Special Topics 8.總結(jié)Conclusions 深圳恒大中心項目 本工程大跨度樓面 Large-span Floor of This Project 本工程南側(cè)樓面跨度較大： F2F39層：跨度1618m F40F55層：跨度22m F56F71層：跨度26m 頂部樓層的大跨度樓面 樓面跨度不經(jīng)濟性 （采用熱軋H型鋼） 0 20 40 60 80 100 510152025 用鋼量用鋼量 kg/m2 次梁跨度次梁跨度m 經(jīng)濟合理跨度：9m14m 鋼梁用鋼量約：2040k38、g/m2 大跨度樓面：20m26m 鋼梁用鋼量約：70100kg/m2 5. 5. 大跨度樓板大跨度樓板Design of Large-span joist 南側(cè) 東側(cè) 北側(cè) 西側(cè) 樓面跨度過大時，樓蓋的經(jīng)濟性、舒適度控制成 為關(guān)鍵性問題 深圳恒大中心項目 本工程大跨度樓面設(shè)計不舒適度分析 Design of Large-span Floor and Analyses of Floor Vibrations 18m以上跨度采用輕型桁架，有利于提高樓面剛度和舒適度 受到建筑凈高影響，桁架高度1050mm 5. 5. 大跨度樓板大跨度樓板Design of Large-span joist 輕型桁39、架 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 12345 樓蓋加速度樓蓋加速度m/s2 有效人數(shù)有效人數(shù) /人人 限值 有效板寬9m 有效板寬12m 有效板寬15m 丌同等效板寬及激振人數(shù)時的樓面加速度統(tǒng)計 在同一根鋼梁上同時出現(xiàn)3人共振（單根梁上按 6平米/人計算時約13人，即共振人數(shù)比例23%） 時，舒適度可滿足規(guī)范要求。 深圳恒大中心項目 本工程大跨度樓蓋設(shè)計不舒適度控制的策略 Design and Strategies of Large-span Floor and Vibrations 5. 5. 大跨度樓板大跨度樓板Design of40、 Large-span joist 樓蓋自振頻率控制 一般樓層優(yōu)先控制在3Hz以上 大跨度樓層丌小于 2.42.5Hz，以避免由第一步頻產(chǎn)生共振 人行舒適度（加速度）驗算 樓蓋舒適度按國家規(guī)范“住宅/辦公”執(zhí)行，幵考慮多人激勵影響 樓蓋舒適度通過移動人行荷載和有限元進行模擬 樓面設(shè)計加強措施 大跨度桁架設(shè)置平面外系桿，加強樓面桁架間的共同變形能力 建議進行樣板工程測試，幵待建成后進行實測及體驗試驗 樓蓋設(shè)計時預(yù)留TMD安裝空間 樓面布置方案 輕型樓面桁架 三道平面外系桿 預(yù)留TMD安裝 深圳恒大中心項目 主要內(nèi)容 Contents 1. 建筑方案不結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Desig41、n & Structural System 2.核心筒設(shè)計Design of Core Tube 3.巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 4.環(huán)帶桁架設(shè)計Design of Bent Trusses 5.大跨度樓面設(shè)計Design of Large-span joist 6.地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 7.主要與題分析Main Analyses for Special Topics 8.總結(jié)Conclusions 深圳恒大中心項目 基坑挖深不地質(zhì)特點 Foundation Depth and Geological Characteristics 基坑挖42、深 本工程地下六層，層高高、挖深達到42m，為國內(nèi)最深基坑工程。 坑底地質(zhì)條件為全風(fēng)化至微風(fēng)化的粗粒花崗巖，但分布極丌均勻，且基地北側(cè)有兩條斷裂帶貫穿而過。 地質(zhì)特點不斷裂帶 斷裂帶傾角6585，以碎裂巖為主，完整性差、承載力低、且分布丌均勻。 三維地質(zhì)模型不斷裂帶分布 6. 6. 地基基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 斷裂帶的三維空間分布 深圳恒大中心項目 微風(fēng)化巖面的等高線分布 斷裂帶及破碎影響范圍 Scopes of Fault Zone 塔樓底板下的微風(fēng)化巖邊界 6. 6. 地基基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 碎裂帶影響寬度約343、0m，影響 范圍約占基地面積的35%。 塔樓北側(cè)多落在碎裂帶及強風(fēng) 化花崗巖范圍 塔樓南側(cè)落在微風(fēng)化粗粒花崗 巖上 深圳恒大中心項目 地質(zhì)剖面 Geological Section 20-20（南北向 N/W Dir） 微風(fēng)化巖巖面 斷裂帶 斷裂帶 基坑深度 塔樓范圍 6. 6. 地基基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 深圳恒大中心項目 斷裂帶及破碎帶范圍的地基基礎(chǔ)方案 Feasibility Analyses of Foundation at Fault Zone 處理方案具體措施優(yōu)缺點分析設(shè)計建議 灌注漿 壓力灌注水泥漿液，填塞斷裂帶或裂隙幵提 到承載力 本工程灌44、注漿的斷裂帶處理范圍過大（本工程斷裂帶 寬度0.153.26m，斷裂帶影響寬度2630m，丏碎 裂化不風(fēng)化嚴重） 灌注漿加固的地基承載力無法達到微風(fēng)化花崗巖的強 度，丏技術(shù)難度大，可靠性丌充分，尚仍難于滿足 400m高度超高層筏板基礎(chǔ)的地基承載力需求 丌采用 基坑圍護設(shè)計已采用灌 注漿作為斷裂帶范圍的 止水加強措施 換填（整體/局部） 對斷裂帶影響范圍進行整體換填， 或結(jié)合其他措施進行局部換填 本工程整體換填工程量大，工期長，經(jīng)濟性差 淺層局部換填可能影響到地鐵保護的安全性 丌采用整體換填 淺層填縫 在基礎(chǔ)筏板下一定深度范圍內(nèi)的斷裂帶或裂 隙填灌混凝土，使得基巖具有一定的整體性 本工程斷裂帶影45、響寬度大，微風(fēng)化的斷裂帶埋深過深， 難以采用淺層填縫方式進行處理 丌采用 筏板跨越斷裂帶 加厚基礎(chǔ)底板，幵跨越斷裂帶影響范圍 本工程斷裂帶影響寬度2630m，而塔樓豎向荷載大， 無法采用筏板跨越斷裂帶方案 丌采用 6. 6. 地基基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 深圳恒大中心項目 處理方案具體措施優(yōu)缺點分析設(shè)計建議 樁基 碎裂帶范圍按一定間距設(shè)置樁基，為基礎(chǔ) 筏板提供若干支點，樁基進入微風(fēng)化巖以 減小樁基沉降 樁基可考慮丌同樁徑的選型設(shè)計 樁基進入微風(fēng)化巖，幵為基礎(chǔ)筏板提供支點，有利于 底板均勻受力，減小基礎(chǔ)沉降。作為基礎(chǔ)形式，該方 案傳力清晰丏直接，概念上更合理 46、建議采用 6. 6. 地基基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 斷裂帶及破碎帶范圍的地基基礎(chǔ)方案 Feasibility Analyses of Foundation at Fault Zone 深圳恒大中心項目 本工程地基基礎(chǔ)方案 Foundation Design of This Project 塔樓北側(cè)：樁基方案 塔樓南側(cè)：天然地基方案 塔樓北側(cè) 采用樁基方案 塔樓南側(cè) 采用天然地基方案 由于核心筒偏置，塔樓北 側(cè)荷載大于南側(cè) 塔樓北側(cè)無法采用天然地 基，導(dǎo)致北側(cè)沉降相對較 大，易引起塔樓整體產(chǎn)生 向北的側(cè)向變形。 為控制丌均勻沉降，樁基 采用樁底后注漿工藝，減 47、小樁底沉渣引起的壓縮量 （樁底沉渣壓縮控制） 為減小塔樓向北傾斜，南 側(cè)核心筒和巨柱設(shè)置適量 的抗拔錨桿。 斷裂帶影響范圍 6. 6. 地基基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 深圳恒大中心項目 樁基工藝適用性分析 Analysis of technical applicability of pile foundation 本工程距地鐵隧道僅4m，因地鐵保護要求丌允許采用人工挖孔樁 本工程基坑下方為斷裂帶，如采用人工挖孔樁有利于結(jié)合實際地質(zhì)情況進行樁基處理，但該斷裂帶透水性較高，且本工程臨近深 圳灣，人工挖孔樁難以滿足施工條件，故需采用機械鉆孔灌注樁。 結(jié)合本工程各方面48、地質(zhì)情況，選用旋挖樁 超高層/大型橋梁樁基常用樁徑 Common Pile Diameters of Super High-rise/Large-Span Bridges 超高層以黏土/砂土/碎石土為持力層時，常用樁徑1m1.2m 摩擦型樁基采用小直徑有利于發(fā)揮側(cè)摩阻力 超高層以中風(fēng)化或微風(fēng)化基巖為持力層時，多采用天然地基，部分采用大直徑人工挖孔樁，采用旋挖樁的案例較少 超高層的基坑圍護采用咬合樁時，樁徑通常為1.21.5m 深圳前海某超高層，花崗巖地質(zhì)，單軸飽和抗壓強度8090MPa，樁徑2.5m，樁孔深度65m 山區(qū)大型橋梁常用旋挖樁的樁徑為1.51.8m 6. 6. 地基基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)49、設(shè)計Design of Foundation 深圳恒大中心項目 本工程樁基設(shè)計 Design of Pile Foundations 塔樓北側(cè)：旋挖樁樁徑3m，水下混凝土C50，以微風(fēng)化花崗巖為持力層，樁長620m 塔樓南側(cè)：天然基礎(chǔ)，以微風(fēng)化花崗巖為持力層 斷裂帶影響范圍 塔樓北側(cè)樁基布置 （結(jié)合超前鉆確定樁長） 塔樓南側(cè)核心筒不巨 柱下設(shè)置抗拔錨桿， 提供豎向荷載不大震 下的抗拔力 裙房范圍設(shè)抗浮錨桿； 錨桿直徑200mm，4d32， 特征值800kN 6. 6. 地基基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 深圳恒大中心項目 本工程底板設(shè)計 Design of Fou50、ndation Base-Slab 塔樓：巨柱/核心筒相關(guān)范圍底板4.5m，其他范圍3m 裙房：底板厚度1.2m 底板厚度4.5m 板厚4.5m 板厚4.5m 板厚4.5m 板厚4.5m 塔樓其他范圍底板厚度3m 裙房范圍底板厚度1.2m 6. 6. 地基基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)設(shè)計Design of Foundation 深圳恒大中心項目 主要內(nèi)容 Contents 1. 建筑方案不結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)rchitectural Design & Structural System 2.核心筒設(shè)計Design of Core Tube 3.巨柱設(shè)計Design of Mega-Column 4.環(huán)帶桁架設(shè)計De