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钢结构建筑介绍——天津津塔

发布时间:2018-05-02

这座由高达336.9米、风帆造型的写字楼"津塔"和寓意城市开放之门的超五星级圣·瑞吉斯酒店"津门"等建筑组成的建筑集群,是天津目前建成的城市重要工程之一。无论从建筑所在的城市海河沿岸金融核心地段,还是从该工程被赋予的带动天津金融商务等区域产业功能发展角度来看,天津环球金融中心都是天津最重要的新地标。高达336.9米的津塔项目,不但是天津的地标性写字楼,更是中国长江以北最高的建筑,在世界排名中位列第26位。津塔在设计、施工、配套等方面引入的国际一流创新技术在天津建筑史上写下了多项新纪录。与以往中央重物球体保持平衡的建筑方式不同,津塔采用的是目前最先进的钢板剪力墙结构,同时津塔也是全球范围内采用钢板剪力墙结构技术建成的最高建筑。津塔写字楼是世界上罕有的纯粹超高层写字楼,2011年该建筑还获得了美国加州建筑结构设计奖。

津塔是一座典型的纯钢结构超高层建筑,高336.9米,用钢量为6.5万吨,从地下4层至地上53层均采用核心筒钢板剪力墙体系。

天津津塔主楼房屋高度为336.9m(室外地面到主要屋面),属超高层建筑,且采用“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”的结构体系标准层,设备结构平面图及钢板剪力墙局部立面,其中钢板剪力墙(steelplateshearwall)作为抗侧力体系的重要组成部分,在中国高层建筑中应用较少,中国规范未规定此体系的高度限制值;最大高宽比为值为7·88,超出规范要求6较多;楼板局部不连续;在第15、30、45、60层设置了伸臂桁架和腰桁架加强层,上下楼层间侧向刚度、楼层承载力存在突变。

塔楼的外框部分由钢管混凝土柱和宽翼缘钢梁组成,周边典型柱距约为6.5m,外框柱刚接。钢板剪力墙核心筒由钢管混凝土柱和内填结构钢板的宽翼缘钢梁组成,钢板剪力墙位于结构的核芯筒区域,在载客与服务电梯以及楼梯和设备室的周围。第15、30、45、60层设置伸臂桁架加强层,在钢板剪力墙核心筒与外框之间布置大型钢桁架,在外框内布置腰桁架。根据分析结果,不同位置的钢板剪力墙单元在不同高度变成钢框架+钢支撑体系。

塔楼的基础体系由4m厚的常规钢筋混凝土筏式基础组成,并由钻孔灌注桩支撑。钻孔桩直径为1000mm,桩长60m,桩尖持力层为11层,基础混凝土为C40。基础体系上将覆盖400mm厚的砾石层和150mm厚的钢筋混凝土顶板。

塔楼的重力系统由传统的宽翼缘钢框架和组合楼板组成。典型的组合楼板为65mm闭口型压型钢板,加55mm混凝土面层,总板厚为120mm。大部分宽翼缘组合钢梁为450mm高,从核心筒钢板剪力墙一直到周边延性抗弯框架。典型梁跨中板跨3.25m。钢板剪力墙和周边延性抗弯框架处的钢管混凝土柱也用于抗重力荷载。

上部结构的侧力和重力系统一般向下沿伸到基础结构。钢管混凝土柱最大直径为1700mm。框架结构将由传统的结构宽翼缘钢框架及组合楼板组成。宽翼缘钢组合梁一般450mm高,从钢板剪力墙核心筒一直到周边延性抗弯框架,梁一般置于中央3.25m处。

钢板剪力墙结构具有几个突出特点,首先是可提高建筑的承载力,大约可提高30%,有效地降低了楼体的自重,抗震性能好;其次是钢板剪力墙不用承受竖向重力荷载,与混凝土剪力墙相比,在核心筒和外框筒间能为大楼省出更大的使用空间;再次是最高可承受30.5米/秒的风压和相当于2500年一遇的罕遇地震烈度。

华东设计院提出了“给钢板剪力墙体系加热”的操作手法。华东设计院的结论是:钢板剪力墙体系在地震的作用下会摇晃,加热后,其晃动幅度会减小,其原理如同水中浮木一样,避免了竖向压力的影响。通过一些创新和突破,很好地解决了技术上的难题。这一方案的实施,加上中建一局强大的施工能力,创造了两天一层的建设速度,成为国内外超高层建设速度之最。

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