广州西塔结构设计方案(完整)

1广州西塔IntroductionofGuangzhouWestTowerStructureDesign广州珠江新城西塔结构设计简介方小丹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，在广州新城市中轴线西侧，与广州新电塔隔江相望。项目占地31,085m2，总建筑面积约为448,736m2。其中，地下室4层，为商场，停车场，机电设备间，地下4层板面标高－19.1米；主塔楼地面以上103层，高432米，73层以下为写字楼及酒店服务楼层，层高4.5米，以上为高级酒店客房，层高3.375米;主塔楼建筑面积约250000m2。工程于2005年12月26日动工，先进行基坑支护及土石方工程；2006年9月完成施工图设计，2008年底主体结构封顶，2010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设计团队:WEA-ARUP华南理工大学建筑设计研究院联合体施工图审查及顾问总承包：广州市设计院结构专业顾问：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cpp风洞试验室节点试验单位：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，同济大学风环境评估单位:广东省气象局。8广州西塔结构体系结构分析12振动台试验3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1.1、抗侧力结构体系采用巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝土内筒的筒中筒体系。69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+剪力墙结构体系。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6.5，平面为类三角形，外周边由六段曲率不同的圆弧构成；立面由首层至31层外凸，31层至103层内收，剖面外轮廓也呈弧线。西塔外周边共30根钢管混凝土斜柱于空间相贯，节点层间距离27m；73层以下每节点层间分6层，层高4.5m；其余分8层，层高3.375m。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：①、竖向构件——以一定角度相交的斜柱；②、水平构件——沿外周边布置、连接网格节点的环梁及沿外周边布置、支承于斜柱的楼面梁。斜交网格筒体的几何构成决定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、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，斜柱的交角也不大，由13.63゜～34.09゜，自重引起的弯矩也不大；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。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。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，延性好，以轴力的形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，即使释放支座处X、Y、Z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断面尺寸：从基底开始，钢管直径1800mm，壁厚35mm，每一个节点层直径缩小50mm或100mm，至顶层钢管直径700mm，壁厚20mm。核心筒外墙厚：地下室1100mm，出地面1000mm，沿高度方向逐渐减薄至酒店层下层500mm；酒店层以上4层350mm，其余300mm；核心筒内墙厚：500mm。16广州西塔1、结构体系/楼盖结构体系1.2、楼盖结构体系首层以下及核心筒内采用钢筋混凝土梁板，板厚130～200mm。内外筒之间采用钢－混凝土组合楼盖，梁跨度约8～15m，工字钢梁高一般为450mm，跨度较大处加高至600mm；办公楼层板厚一般为110mm，酒店楼层板厚一般为130mm，板跨度较大处局部加厚。17广州西塔1、结构体系/基础1.3、基础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，设计要求岩样天然湿度单轴抗压强度不小于13MPa。桩径3200~4800mm，桩长约6~13m。单桩竖向承载力特征值为110000kN~247000kN。部分桩有抗拔要求，单桩抗拔承载力特征值为5000kN~15000kN。主塔楼位置基础底板厚2.5m。18广州西塔1、结构体系/基础主塔楼桩基础平面图1:200说明：然湿度单轴抗压强度fr≥15Mpa。桩几何尺寸详桩表，桩长根据超前钻情况确定。1.本工程主塔楼采用人工挖孔桩基础。桩端持力层为微风化泥质粉砂岩(4-4)层，要求岩样天质检及工程地质勘察单位有关人员验孔，确认已满足设计要求后，及时清孔，吊放钢筋笼，3.用料:砼：桩身砼强度等级为C50，采用转窑水泥，水泥标号≥425#，水灰比不大于0.45，护壁圈砼强度等级为C25。2.按设计桩长及扩大头尺寸成孔，当到达设计持力岩层层位时，及时通知设计人汇同监理、抽干孔底积水（可于孔中心附近设500×500×500集水坑）后浇捣砼（如不能抽干水，应考虑采用水下砼)。要求持力层岩层暴露时间不得超过24小时。注：1.混凝土强度等级为C25护壁大样φ30泄水孔a.工作人员上下井必须使用电动葫芦之类的合格机械设备和钢丝绳，要有自动卡紧保险装6.施工过程应有足够的安全措施确保施工安全：的掣动和吊钩装置。置，进口支架必须牢固稳定。b.井口出土如用绞盘时，必须采用直径不小于16的坚韧麻绳或尼龙绳，结扣牢固，有安全c.开挖过程中，应经常检测井内有毒害气体和缺氧现象。ZH1～ZH4桩身截面示意桩身大样持力层底板H(纵筋净保护层)箍筋纵筋(焊接)220000(16000)ZH6-21.453200600440020018007.桩基质量检查：桩基质量检测按照《广东省桩基工程质量检测技术规定》及《建筑地基基6.桩垂直度容许偏差为1/100，桩中心位置容许偏差为D/20，桩身直径容许偏差为+100，-40。础设计规范》执行，具体要求详结施－B05，具体检测方法需得到当地质监部门认可方可执行。d.坚持井下作业排水送风先行，施工中应不断向孔内输送足够的新鲜空气，必要时抽、送同时进行。4.钢筋笼外侧应设60厚砼垫块以保证钢筋保护层厚度。e、井口应设置围栏，井下设半边井的安全钢筋网，井内设特别可靠的救生软梯，下井人员5.除说明外，图中桩中心位于轴线上。必须戴安全帽并系好安全带，挖孔暂停施工时井口应盖好。f.井下施工照明必须采用安全行灯，电压不高于36伏，供电给井下用电设备的线路必须装漏电保护装置。现异常情况应停止作业并通知甲方监理或报告上级，及时处理。h.井下通讯联络要畅通，施工时保证井口有人，井下的工作人员必须经常注意观察，如发g.需进行爆破时，应控制炸药用量及爆破深度，引爆前要派人警戒，保护人员安全。i.桩施工时应跳挖以策安全。结施A-04桩基础平面图(2200)(用于ZH1、ZH5、ZH6)2.进入中风化岩以后，除有较厚(超过2m)强风化岩夹层外，桩护壁可不做。具体视超前钻的结果而定。232000(16000)ZH5-21.453400纵筋(沿长度均匀分布)箍筋(焊接)ZH5、ZH6桩身截面示意扩大头桩身注：除说明外，桩顶标高H=-21.45。DrawingStatus:CLIENT:发展商ARCHITECT:1stCONSULTANT:第一承包方建筑师MarkByDateDescriptionGuangzhouYuexiuCityConstruction联合体专业校对审核日期DisciplineDrawnCheckApprovalDate阶段制图施工图设计校对ENGINEERINGCONSULTANT:2ndCONSULTANT:工程顾问第二承包方图纸内容专业审核名称工程总负责设计证书审定OveArup&PartnersHongKongLimited建筑工程设计证书号:甲级190007-sj华南理工大学建筑设计研究院比例业务号制图结构设计ProjectTitleDate日期[e-mail]版本Rev.图号DrawingNo.何镜堂何镜堂韦宏倪阳2005-81月年日月年日日月年日月年给排水空调电气结构建筑日月年广州越秀城建国际金融中心有限公司InternationalFinancialCenterCo.Ltd.结构广州珠江新城西塔GuangzhouWestTower方小丹结构负责方小丹韦宏陈福熙(主塔楼部分）江毅江毅1:200陈福熙桩箍筋桩尺寸(kN)承载力特征值单桩竖向桩编号(H)D标高桩顶bD0hh12L桩端扩大头尺寸21桩纵筋3范围2000桩顶人工挖孔桩表（一）139000ZH2-21.45360060048002001800181000ZH3-21.45420060054002001800注：1.桩纵筋沿桩周均匀布置。2.ZH5、ZH6进入微风化岩的深度要求分别不小于8m、6m，其余桩进入微风化岩的深度要求不小于2m。247000ZH4-21.4548008006400200240032962316600460020018002007,02,0803江毅110000(3000)ZH1-21.453200详下表50042002001500446.5注：1.本表根据第一次超前钻结果暂定。桩长(m)桩超前钻编号桩长(m)桩超前钻编号桩长(m)桩超前钻编号6.5438429418406.53983810.53711.5368356.5348338328316.53082982810.62213.420、2112.51910.217、188.8168.8151010101010107868515.7415.792、312桩长(m)1桩超前钻编号人工挖孔桩桩长(L)汇总表a3.括号内为抗拔承载力特征值，纵筋通长布置，不得搭接。8、911、1214132310.6825824826、27476.5846845详下表详下表详下表详下表详下表2.基础开挖过程中，如发现地质情况与超前钻不符合，特别是桩底或基础底部岩性与超前钻不符合，应及时通知设计人及勘探单位至现场处理。桩超前钻编号(余同)19广州西塔1、结构体系/主要结构用料1.4、主要结构用料钢材：Q345B－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Q345GJC－节点部分的钢管、椭圆拉板及加强环板1860级高强低松弛钢绞线－节点层体外预应力索20广州西塔1、结构体系/主要结构用料1.4、主要结构用料混凝土：C50－桩及基础底板C80~C50－核心筒及剪力墙C70~C60－外筒钢管混凝土斜柱C90~C60－外筒钢管混凝土斜柱节点C40~C35－楼板21广州西塔结构体系结构分析21振动台试验3设计难点及解决方案422广州西塔2、结构