上海環(huán)球金融中心鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工_圖文

1、上海環(huán)球金融中心鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工2009.9.25 杭州日本構(gòu)造計畫研究所上海代表處首席代表郭獻群講義綱要1.項目簡介2.結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介1結(jié)構(gòu)體系2設(shè)計參數(shù)3抗風抗震設(shè)計4結(jié)構(gòu)實驗3.確保鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量及精度的設(shè)計考量及施工措施1鋼材選用及特殊規(guī)格要求,材料試驗2焊工考核及工藝施工試驗3高強螺栓的選用及施工試驗4關(guān)鍵結(jié)構(gòu)節(jié)點的設(shè)計及施工5特大型鑄鋼件的設(shè)計及施工6頂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工4.阻尼器在本項目中的應(yīng)用1阻尼器的種類,原理及用途2本項目阻尼器的設(shè)計及效果上海環(huán)球金融中心的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工1.項目概要 上海環(huán)球金融中心位于上海市浦東新區(qū)陸家嘴金融貿(mào)易中心區(qū)、是上海的世界金融中心建設(shè)的標志性項目

2、。上海環(huán)球金融中心在外觀造型新穎的建筑物中提供最頂尖的辦公環(huán)境同時有機地配置了酒店、觀光設(shè)施、會議設(shè)施、商鋪等的多業(yè)種商業(yè)設(shè)施。建筑物的規(guī)模為:總建筑面積:381,600、地上101層、地下3層、高度達492m。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計概要 2.1結(jié)構(gòu)體系以下結(jié)構(gòu)要素的有機結(jié)合形成一個抗側(cè)力的效率高且卻結(jié)構(gòu)安全儲備的冗余度高的結(jié)構(gòu)體系。 巨型柱(M egacolumn (內(nèi)置鋼結(jié)構(gòu)的巨型RC 柱、巨型斜支撐(M egadiagonal (巨型混凝土填充鋼架斜支撐、帶狀桁架(鋼架桁架組成外圍巨型結(jié)構(gòu)(圖2-1-1 內(nèi)置鋼架的鋼筋混凝土設(shè)施核心(圖2-1-2 在核心筒墻和外圍巨型結(jié)構(gòu)的巨型柱之間產(chǎn)生相互聯(lián)結(jié)作

3、用的3層高鋼架外伸桁架(圖2-1-1、圖2-1-3 把每12層的垂直荷載轉(zhuǎn)移到巨型柱和核心筒墻上的轉(zhuǎn)換桁架(圖2.1-4和外圍的帶狀桁架(圖2-1-3同時,為了確實實現(xiàn)及提供與本建筑頂尖性能相稱的居住性能,如圖2.1-5所示,在酒店層上部第90層設(shè)置了2臺可動質(zhì)量為150t 高效的主動控制阻尼器(主動控制多段鐘擺型。 圖 2.1-1 外圍巨型結(jié)構(gòu)圖 2.1-2 設(shè)施核心筒圖 2.1-4 核心筒內(nèi)轉(zhuǎn)換桁架上部中間上部核心筒墻中間核心筒墻外圍混凝土墻帶狀桁架核心筒墻內(nèi)置桁架2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2.1風荷載和地震荷載根據(jù)上海的臺風和季風氣象統(tǒng)計數(shù)據(jù)利用蒙特卡羅模擬方法確定建筑物最頂部(高度500m的設(shè)

4、計風速(使用界限設(shè)計=再現(xiàn)期間100年的風速43.7m/s、耐力界限設(shè)計=再現(xiàn)期間200年的風速46.3m/s、 根據(jù)在安大略西部大學(加拿大進行的風洞實驗天平實驗的結(jié)果計算出風荷載。按照上海市及中國有關(guān)規(guī)范中規(guī)定的反應(yīng)譜應(yīng)答法以及時程分析法確定地震荷載。用于時程分析的地震波,除了采用中國有關(guān)規(guī)范中規(guī)定的地震波外還追加了長周期成分卓越的實測地震波。頻發(fā)地震時地表面最大加速度設(shè)定為35cm/s2(在再現(xiàn)期間50年超過概率63%、稀少地震時設(shè)定為220 cm/s2(在再現(xiàn)期間50年超過概率2-3%。 2.2.2設(shè)計結(jié)果結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)4個分析程序(ETABS ,SATWE ,SAP2000,MIDA

5、S的分析結(jié)果進行的。表2.2.-1為建筑物的固有周期。圖2.2-1和圖2.2-2表現(xiàn)了水平負荷時即風荷載時(風速43.7m/s以及頻發(fā)地震時(35m/s2 建筑物的層間變形角。 無論那種情況都滿足中國設(shè)計標準的容許值1/500。 確認了高度為492m 施除了由于計算機分析設(shè)計的確認以外,利用高度10m 的1/50縮小(圖2.2-3,謹慎地確認抗震安全性。 表2.2.-1 固有周期 振動模式周期Y 方向平進 T1=6.52秒X 方向平進 T2=6.34秒扭轉(zhuǎn) T3=2.55秒圖2.2-3 振動臺實驗和接合部實驗振動0.00000.0010Elevation 0.00050.00150.00200

6、.0025Interstory Drift(mElevation0Interstory Drift(m圖2.2-1 100年再現(xiàn)風荷載圖2.2-2 頻發(fā)地震時3.鋼結(jié)構(gòu)工程施工 施工承包商中國建筑工程總公司上海建工(集團總公司組成的聯(lián)合體旗下的中建三局負責鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工、上海駒井鐵工公司負責制圖和指導,精工PD 結(jié)構(gòu)有限公司,上海冠達爾鋼結(jié)構(gòu)有限公司,上海中遠川崎重工鋼結(jié)構(gòu)有限公司,江蘇滬寧鋼機股份有限公司的四家工廠負責鋼結(jié)構(gòu)的制造。施工監(jiān)理由上海市建設(shè)工程監(jiān)理有限公司執(zhí)行,并且業(yè)主方面的設(shè)計監(jiān)理人員以及第三方檢查機構(gòu)并行檢查·監(jiān)理。主要的鋼結(jié)構(gòu)材料采用了以ASTM A572 Gr5

7、0規(guī)格為基準附加了特殊要求的50Kg 級鋼材。巨型結(jié)構(gòu)接合部嵌板采用了60kg 級的鋼材EN DI-MC460、鑄鋼為日本產(chǎn)SCW 550、高強螺栓采用日本產(chǎn)高強螺栓F10T。由于材料的規(guī)格·制造商·施工單位的組合的多樣化、為了維持鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量保證體制,除了上述嚴格的監(jiān)理體制之外還多次進行了各種試驗(材料試驗、焊接工藝試驗、焊接工技能附加試驗、高強螺栓剪切試驗。如圖3-1所示30多噸的大型復(fù)雜的鑄鋼部件和圖3-2所示的帶狀桁架巨型部件·接合部的加工制造·現(xiàn)場施工突破了許多技術(shù)課題和中國施工規(guī)范的整合性,施工精度很高。圖3-3所示一例,外伸桁架的斜支撐用HTB 采用臨時連接,91F 的樓板鋪設(shè)后進行焊接。通過這個措施減小由于施工期間的核心部分和外圍框架的壓縮收縮差·沉降差產(chǎn)生的外伸桁架的斜支撐的內(nèi)力 4.小結(jié)本建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計由日本的森大廈株式會社的設(shè)計本部和日本株式會社構(gòu)造計畫研究所的負責策劃、設(shè)計監(jiān)修及各參與方協(xié)調(diào)指導、美國Leslie E.