中国华润大厦——华润集团总部办公大楼于12月18日正式落成启用。这座造型独特的超高层建筑位于深圳湾后海商务区,高达392.5米,流线型外观形如春笋,为深圳日新月异的天际线新增一景。
风荷载是高层建筑的主要侧向荷载之一,鉴于越来越多的国外工程设计的要求,了解并掌握国际常用规范中风荷载的计算分析相关规定非常重要。结合超高层混合结构科威特中央银行总部大楼的实际工程,对美国规范风荷载的相关规定及本工程的风洞试验进行了介绍和研究,以期对类似工程的风荷载分析有一定的参照作用。
钢管混凝土柱、钢梁框架+混凝土核心筒结构体系,最大化地发挥了钢和混凝土各自的特性,即钢结构施工速度快、重量轻、强度大,混凝土结构刚度大、成本低。与全钢结构相比,具有节省型钢和节约用料,减少防火处理,减轻施工难度及降低工程造价等优点;与混凝土结构相比,又具有减轻结构自重,节约基础造价,施工速度快和减少现场湿作业等优点。因此,是一种符合我国国情的、较好的超高层建筑结构形式,这种混合结构体系在我国已经得到大量应用,并被建设部列为推广应用新技术。高层建筑方面,钢管混凝土柱的出现在美国大约始于二十世纪70 年代,并开始在高层建筑中大受欢迎,在国内, 这种混合结构的高层公共建筑近二十年来也已经得到了较快发展。中铁建工集团深圳分公司对该种结构体系施工技术进行了认真总结,该施工技术获集团公司科技进步二等奖,其施工工法具有普遍的使用价值。
天津津塔是一栋高336.9m的钢结构超高层建筑,主要抗侧力体系采用“钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸刚臂抗侧力体系”组成。薄钢板剪力墙结构作为一种新的结构体系,充分利用薄钢板的拉力场效应,具有较大的弹性初始刚度、大变形能力和良好的塑性性能、稳定的滞回特性等优点。国内还没有类似工程的先例。基于大量的理论研究和试验研究相结合的研究成果,津塔结构设计解决了不同施工工况下钢板剪力墙设计,根据大震下柱脚拉压力设计双底板柱脚、钢管混凝土柱设计规范选择比较和弹塑性分析等技术难点。
迪拜哈利法塔高度达828m,是目前世界最高的建筑。这个高度已超越了纯钢结构高层建筑的使用范围,但又不同于内部混凝土外围钢结构的传统模式,在体系上有所突破。由于超高,设计上着重解决抗风设计和竖向压缩、徐变收缩等竖向变形问题。施工上将C80混凝土一次泵送到601m的高度,创造了一个新的奇迹。
上海中心大厦高632m,采用了巨型框架-核心筒-伸臂桁架抗侧力结构体系,为钢-混凝土混合结构。简要介绍了该结构工程的建筑设计、结构体系特点以及结构整体设计指标,并对计算结果进行分析。针对结构分析中若干关键问题的分析结果:结合规范与建筑功能布局,合理确定了结构活荷载取值;对结构进行了详细的风致响应研究,将风洞试验结果与荷载规范结果进行比较,并探讨了两者之间的差异;对结构进行了详细的地震作用反应分析,确定了性能化目标和地震动反应谱,得到了结构的抗震可靠度;对巨型柱承载力以及延性进行了详细研究,分析了巨型柱钢骨选型的影响因素;对结构用钢量进行了合理优化,并采取了具体的优化措施,可节省钢材12000 t;罕遇地震作用下弹塑性时程分析表明,结构能够满足抗震性能化目标,具有较好的延性。
目前,高层钢结构建筑日趋增多,尤其是一些超高层建筑,采用钢结构材料更为广泛。这些建筑一旦发生火灾事故,火不是在短时间内就能扑灭的,这就要求建筑师在设计时,加大对建筑材料的防火保护,以增强其耐火极限,并在建筑内部制订必要的应急方案,以减少人员伤亡和财产损失。
随着现代社会经济的不断发展,人民生活质量水平不断提高,人类的居住环境、居住条件和居住需求也在不断的变化,在国家对土地使用制度控制越来越严格,在深圳,建筑用地更是越来越稀薄。建筑物越来越朝着超高层建筑的方向发展,钢筋混凝土结构已经不能满足建筑效益、建筑结构、建设设计和某些特殊功能要求的需要。钢结构因为重量轻、强度高、塑性韧性好、制作简便,施工工期短而被广泛的应用于高层建筑上,现在的高层建筑结构也越来越向钢结构化方面发展。以个人在钢结构公司十余年的工作经历为基础,对建筑钢结构制作过程中容易产生的质量问题进行简单的归纳分析,旨在与同行业人士共同探讨。
同发达国家相比,超高层钢结构建筑在我国起步较晚,成熟及可借鉴的经验不多。改革开放以来,许多“高、大、新、尖”的现代化建筑如雨后春笋般耸立,成为国民经济高速发展的重要标志。而钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震能力强等优势和特点被人们广泛应用于高层尤其是超高层建筑中。
高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史,1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起,到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长,以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高,使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面积比率越来越大,在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑;同时高强度钢材应运而生,在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。