平安金融中心结构设计

1PingAnIFC平安金融中心21、项目概述2、建筑结构体系发展与演变3、风工程研究4、地震工程5、结构设计6、巨型结构设计7、楼面结构设计8、节点设计讨论1、项目概述34PROJECTGOALS•Createatowerformwhichisnotonlyiconic,butintelligentandenvironmentallyresponsible.•Minimizetheuseofenergyandmaterialsbydesigninganaerodynamicformandefficientstructure.PAIFCisapplyingforLEEDGoldstatus.5Designoverview•Sitelocation6•Buildingareaandsectionorganization7•Podiumroofterrace•Podiumatrium8•Typicalofficelayout9•TopofTowerobservationdeck10•Towermassing:aerodynamicform–taperedtower,steppedandchamferedcorners2、建筑结构体系发展与演变11KPF投标方案1213室内庭院结构方案10层高室内庭院14SOM投标方案15FOSTER投标方案16早期方案方案报建阶段建筑结构方案低区建筑平面高区建筑平面3、风工程研究17平安金融中心风洞试验由RWDI完成•Toassessthewindenvironmentaroundthesiteintermsofsafetyandcomfort•评估平安金融中心周围的风舒适性与风安全性•Toprovidethewindloadsforstructuraldesign•提供结构设计风荷载•Toprovidethewindpressuresforcladdingdesign•提供幕墙设计风压•Toassessthewind-inducedtowermotionsintermsofserviceability•评估塔楼风致振动舒适性品质18TestMethod试验方法High-FrequencyForceBalanceTechnique(HFFB)高频测力天平技术19High-FrequencyForceBalanceSwayFlexureTorsionFlexureForceBalanceModelBuildingModelinstalledontopofthebalanceTestMethod试验方法FullAeroelasticModelTests气动弹性模型试验20SpineandshelltogethertosimulatemassdistributionShelltosimulateaerodynamicshapeMetalspinetosimulatestiffnessRecommendedDesignWindSpeeds建议的设计风速StrengthDesign强度设计62m/s(10-minutemean)at500mreferenceheightfora100-yearreturnperiod.一百年回归期，500米处参考风速为62m/s。ServiceabilityDesign使用阶段品质验算–Forcheckingdeflection位移验算58m/s(10-minutemean)at500mreferenceheightfora50-yearreturnperiod(Chinesestandard);or五十年回归期，500米处参考风速为58m/s。（中国标准）–Foroccupants’comfort(buildingmotion)居住舒适性验算1-yearreturnperiodspeedforeventsincludingtyphoon,and1to10-yearreturnperiodspeedforeventsexcludingtyphoon.包括台风情况时考虑一年回归期；不包括台风情况时考虑一年至十年回归期。21Assumedstructuraldampingratios结构阻尼比假定StrengthDesign强度设计2.0%and4.0%for100-yearwindsServiceabilityDesign(checkingdeflection)使用阶段品质验算(位移验算)2.0%for50-yearwindswithoutauxiliarydampers(ChineseStandard);ServiceabilityDesign(checkingoccupants’comfortlevel)使用阶段品质验算(居住舒适性验算)1.0%for1to10-yearwindswithoutauxiliarydampers;22KeyResults主要结果SummaryofbaseoverturningmomentsandshearsSummaryofbaseover基底力矩和剪力归纳表23R.P.(year)回归期V(m/s)参考风速My(kN-m)Mx(kN-m)Sx(kN)Sy(kN)5034.7RWDI30.5E+627.4E+684.4E+381.3E+310037.135.0E+634.9E+698.7E+399.1E+35034.7GB50009-200132.4E+632.4E+699.7E+399.7E+310037.938.9E+638.9E+6120.E+3120.E+31.Allvaluescalculatedassuming2.0%damping.2.Allwindspeedsaboveare10-minutemeanvaluesat10mheightinopenterrain(ExposureC).4、地震工程•工程场地地震安全性评价•地震动设计反应谱•强震记录和人工模拟地震加速度时程24地震动参数•场地地面小震设计地震反应谱•场地地面大震设计地震反应谱2500.020.040.060.080.10.12024681012141618HORIZANTALVERTICAL00.10.20.30.40.50.60.7024681012141618HORIZANTALVERTICAL工程场地50年内阻尼比ζ=0.035时三个概率水平的地面地震影响系数、特征周期T和反应谱衰减指数γ如下表所示:场地地面加速度峰值:26设防概率P63%(50年)，ζ=0.03510%(50年)，ζ=0.0352%(50年)，ζ=0.035水平向竖向水平向竖向水平向竖向地震影响0.09510.07230.30750.22930.56560.4409T（s）0.350.320.400.360.700.50γ1.0721.0721.0721.0721.0721.072设防概率63%(50年)10%(50年)2%(50年)水平向竖向水平向竖向水平向竖向加速度(cm/s2)DZ133.0625.72106.1578.81185.30150.83DZ230.9024.40101.6475.81189.72146.36DZ332.8424.12107.4779.59206.29151.28DZ433.9425.36109.3578.88199.97151.17DZ534.8126.27110.7786.00203.62168.09场地地面加速度平均值A(cm/s2)33.1225.18107.0879.82196.98153.55地震系数Ks0.03380.02570.10930.08150.2010.1567实际强震记录和人工模拟地震加速度时程•基岩和地面的大震、小震共12组记录，所有的记录均取自《美国西部强震观测资料》,基岩小震记录号为：A011、F087、Y370；基岩大震记录号为：A004、B024、B029；地面小震记录号为：N195、O210、T286；地面大震记录号为：C048、H115、Q233。•人工模拟地震加速度时程大震、小震共12组。2700.10.20.30.40.50.60.70.80.9024681012141618SITEMLDa01AUser1MLDa01AUser2MLDa01BUser1MLDa01BUser2MLDa01CUser1MLDa01CUser2•中国建筑科学研究院工程抗震研究所提供实际强震记录、人工模拟地震加速度时程。•小震和大震弹性时程分析与反应谱分析CQC的结构底部总剪力应在同一基础上进行对比。单向输入反应谱和单向输入地震波时程的结果比较，只要求水平主方向满足规范要求，不要求水平次方向也同时满足要求。每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，不大于135%；多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%，不大于120%。28方向X向（东西方向）Y向（南北方向）地震波剪力与规范比倾覆力矩剪力与规范比倾覆力矩(kN-m)(kN)(kN-m)(kN)L7552432,417106%67,980,000437,186107%68,380,000L7555423,218104%62,370,000411,402101%62,550,000US256311,69776%63,240,000304,51675%62,160,000US335426,701105%41,440,000422,850104%40,920,000US640274,56867%36,090,000270,89166%35,270,000US689335,85382%40,180,000330,13381%39,280,000US787362,54789%81,780,000354,51787%81,300,00029水平方向地震波转化后的场地运动反应谱（主方向），峰值加速度放大至220gal，5%阻尼比30水平方向地震波转化后的场地运动反应谱（次方向），峰值加速度放大至220gal，5%阻尼比31竖直方向地震波转化后的场地运动反应谱，峰值加速度放大至220gal，5%阻尼比32规范反应谱设防概率P63%(50年)10%(50年)2%(50年)水平向竖向水平向竖向水平向竖向地震影响系数0.080.0520.230.14950.50.325特征周期T（s）0.450.450.450.450.500.50阻尼比ζ0.0350.0350.040.040.050.05周期折减系数0.90.90.950.951.01.0规范反应谱在6秒以后长周期段为直线下降段。在小震、中震及大震反应谱分析中，所采用的反应谱在6秒以后为直线下降段而不是水平段。设计采用的反应谱应为规范反应谱与安评反应谱的较大值。由于规范反应谱较大，实际采用规范反应谱。335、结构设计•5.1结构体系•5.2带状桁架的发展•5.3巨型斜撑的发展•5.4超限情况及超限高层建筑抗震设防专项审查•5.5结构设计原则及相应措施•5.6结构抗侧性能分析•5.7结构分析主要结果•5.8结构构件设计与验算•5.9型钢混凝土剪力墙34结构体系：带外伸臂的巨型斜撑框架-型钢混凝土筒体巨型柱斜撑框架：巨型柱、巨型斜撑、七道带状桁架、V形支撑伸臂桁架：四道伸臂桁架筒体：底部钢板混凝土剪力墙、上部型钢混凝土剪力墙5.1结构体系35建筑与结构的和谐共存5.1结构体系36巨型斜撑框架单层带状桁架单层带状桁架单层带状桁架单层带状桁架双层带状桁架双层带状桁架双层带状桁架7道带状桁架5.1结构体系37伸臂桁架二层高伸臂桁架二层高伸臂桁架二层高伸臂桁架二层高伸臂桁架4道伸臂桁架5.1结构体系Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z738型钢筒体12层以下钢板混凝土剪力墙13层以上型钢混凝土剪力墙5.1结构体系39=++5.1结构体系劲性混凝土核心筒+型混凝土巨柱+钢外伸臂+空间周边双桁架+巨型斜撑+V形支撑405.1结构体系巨型斜撑框架轴侧图415.1结构体系重力体系—办公