新年伊始,听说那栋在斯里兰卡326m高的纯钢筋混凝土结构封顶在望,高度已到235m,经历了2019年的大爆炸,2020年的疫情,总算有了阶段性的胜利。
图1现场施工照片
图2建筑效果图
斯里兰卡是印度洋上的大岛,面积比台湾大近一倍、人口差不多。项目位于首都科伦坡中心城区,距印度洋200m,经过调研,本地有产符合英标的钢筋,沙石等原料都可以生产,商品混凝土强度可以做到C80,但钢材都需进口,加气砌块厂不多。同时参观了当地的一些高层超高层建筑。网上查了些资料,只有广州及香港各有一栋近300m高的建筑,当初还不知道Jeddah Tower用纯钢筋混凝土结构做到了1000m高。
经过调研参观,心里大概有底了。当时就跟甲方说,我们可以做一个成本低、施工方便又能实现建筑意图的建筑结构。方案经建筑与甲方老兄们修修改改后,确定了3栋塔楼的业态分布与高度,A塔高326m,B塔高305m,C塔高360m。建筑方案绝对是高端大气上档次的,也是公司内部大师的原创。今天我先介绍A塔,一个326m高75层的全钢筋混凝土结构。
建筑1~3层为商业,4~9层停车场,10~53层丽兹卡尔顿公寓,54层以上丽兹卡尔顿酒店,地下3层,埋深10m。结构体系采用框架剪力墙结构,在35、54层分别设一道环桁架,不设伸臂桁架,在拐角处由于机电原因采用砼墙与环桁架相连,形成闭环(见三维图)。10层以下采用无梁楼盖,10层以上采用梁板式楼盖。平面见下图。
图34~10层结构平面图
图4上部标准层结构平面图
图5结构模型图
图635层环桁架三维图
图7层间位移角曲线图
图8顶点位移角曲线图
图9 地震反应谱
整体稳定公式
欧标的整体稳定性公式是采用层间位移角敏感系数θ来表达,θ大于0.1时结构需要考虑二阶效应且θ不得超过0.3。式中Ptot、Vtot分别为楼层处上部重力荷载和地震剪力,dr楼层相对位移,h为层高。国标抗震规范第3.6.3条似乎借鉴了该内容。国标高规第5.4.4条的公式简化过多,对于低烈度区的较柔结构目前似有争议。下图为位移角敏感系数图,从图中可以绝大部分楼层大于0.1,说明需考虑二阶效应,值得一说的是,如果不设2道环桁架,约有20层系数大于0.3,不满足规范要求。
图10 地震作用下的层间位移角
图11 位移角敏感系数
超300m的建筑采用全钢筋混凝土结构的安全性与可靠性
图12施工完成时墙柱竖向位移图
图1350年后竖向位移图
图1450年后水平位移图
采用纯钢筋混凝土的超高层结构,应重视重力荷载下结构的变形。在重力荷载长期作用下,其变形分为弹性变形及混凝土的收缩徐变变形。图12为施工完成后墙及柱的竖向变形。在结构顶部为0,最大47mm。图13为50年后的考虑收缩徐变后的变形图,变形最大在中上部约为150mm。由于质量与刚度不重合,50年后的水平变形达92mm(恒+0.7活工况),约为1/3500,见图14。
构件设计均采用欧洲规范设计,自编计算表格计算,所以工作量比国内项目大得不止一倍,项目组的小伙伴凭着对结构的热爱,没日夜的加班,才得以完成。当地顾问公司很努力,不断学习,终于接受了我们的设计。
结论: