中银大厦结构设计.ppt
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1、北京中银大厦结构设计 中国建筑科学研究院 建研建筑设计研究院有限公司,本工程由著名建筑大师贝聿铭领衔设计 美国贝氏建筑师事务所与中国建研院设计院合作设计。中方自方案调整开始,参与了初步设计、施工图以及装修设计。 施工期间现场配合及竣工验收以中方为主。,北京中银大厦工程简介概况,北京中银大厦工程简介概况,建筑功能:银行办公为主。 1层、2层为营业大厅。 3层、4层为交易大厅、网控中心、集中计算机房。 5层以上为大空间办公用房。 银行主管层为10、11层,在11层设有主管餐厅 总建筑面积:174869平方米。 地上最高15层,地下4层。 建筑高度:西北57.50米,东南44.85米。 建筑物外轮廓
2、近似矩形,沿建筑规划红线布置。,结构设计的创新与探索,北京中银大厦结构设计,设计时间:1995年1996年 主体结构封顶时间:1998年 工程竣工时间:2000年 执行规范:89规范,北京中银大厦结构设计,一、结构体系与布置 1、现浇钢筋混凝土板柱剪力墙体系,局部设钢结构巨型桁架 2、建筑物边长约为120130米。整个建筑全部连成整体,未设温度缝、沉降缝、抗震缝。 3、柱网: 由建筑功能确定,平面柱网有两种。上部结构基本柱网6.9m6.9m;地下室中部车库局部7.8m7.8m。因建筑要求,局部层间进行柱网转换,个别位置柱被抽除。 4、剪力墙: 利用建筑楼、电梯间,井筒沿建筑布置。力求质量中心与
3、刚度中心接近。建筑外墙开有连续窗洞,形成壁式框架。,北京中银大厦结构设计,一、结构体系与布置 5、楼盖:因建筑功能要求,结构采用全现浇无柱帽平板楼盖。板厚依不同跨距取220mm至350mm。顶层设备机房楼板设低梁,按新的设计概念计算设计。地下一层中部会议厅顶设35米跨预应力大梁。 6、空间内锥型悬挑结构: 空间内锥型悬挑结构位于中部大厅内侧角部。最大悬挑长度9.8米。挑出部分设计未设悬挑梁。此结构体系的最大特点在于悬挑部位仍可保证与其他部位具有相同的建筑使用空间(因未设悬挑梁,该处仍为板柱结构)。,北京中银大厦结构设计,一、结构体系与布置 7、钢结构:本工程局部采用钢结构,包括巨型钢桁架和艺术
4、网架。巨型钢桁架作为结构转换层构件位于东、南两侧主入口上方。最大跨度55米,高度6.9米。艺术网架位于四季大厅顶部,面积4200平方米。网架呈正锥型布置,所有节点和杆件均由钢板焊接而成。 8、地基和基础:本工程为天然地基,筏板基础,地下室外墙为承重和支护合一的地下连续墙。,北京中银大厦结构设计,二、结构整体分析 为正确反应结构的自身特性,本工程采用多个程序进行结构整体计算分析。所采用的程序有ETABS、SATWE等。 1、采用弹性楼板 2、取前30个振型进行振型组合 本工程第一振型为复杂结构薄弱环节的振动情况,第一周期已不能被视为结构振动主振振型,北京中银大厦结构设计,二、结构整体分析 SAT
5、WE主要计算结果,北京中银大厦结构设计,二、结构整体分析 SATWE主要计算结果,地震作用下的主要计算结果,北京中银大厦结构设计,结构设计难点: 1、整体筏板基础,不设缝及后浇带。 2、地下连续墙(施工支护与使用合一)。 3、大跨钢结构(巨型钢桁架)。,北京中银大厦结构设计,结构设计难点: 4、空间内锥形悬挑结构 5、无转换梁结构柱网转换 6、35m跨预应力梁机械铰节点,北京中银大厦结构设计,一、整体筏板基础,不设缝及后浇带,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 1、建筑场地表层2至8m为人工堆积层,以下为第四纪之粘性土、粉砂和砂卵石交互层。地下水第一层为上层滞水,深约5至6m。第二层为承压水,
6、深20.5至22m。建筑场地为II类 。 2、本工程地下室共四层,全部占满规划用地。基底最大埋深约-22m,落于粉砂和卵石层上。 3、地面以上结构沿四周成口字布置,中部形成开敞空间。,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 1、基础在建筑物中部与周边承受的竖向荷载差异很大 2、在高低层荷载突变处基础底板未设沉降后浇带 3、在高低层荷载突变处通常的做法是设沉降施工后浇带。其主要观点是利用后浇带将高层主体结构与低层结构在施工期间断开,利用后浇带调整高低层间的沉降差,以此减少高低层沉降差对基础底板产生的内力。,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 就本工程而言,基础埋深
7、深,底板位于承压水位标高以下。若设施工后浇带,则需长年进行降水才能保证上部结构的正常施工。本工程现场日降水量达一万立方米,这将使施工造价明显增加,同时也使施工变得复杂困难。,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 进行广泛的专家论证,对于这种基础面积大,在荷载极不均匀的条件下使用天然地基的工程是否设沉降后浇带,有着不同的观点和意见。在深入分析的基础上,我们最后确定了不设沉降后浇带方案。,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 依据: 1.近年研究表明,当地质条件较好时,高低层荷载突变处其基底沉降变化不会突变,产生台阶式沉降差。而是在一定范围内较缓变化。 2.本工程基坑深达20多米。挖出土的重量与建筑物
8、重量基本相同,属补偿性基础。基底附加应力很小。,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 依据: 3.建筑物地面以上呈口字型布置,荷载分布周边大中间小,而地基回弹再压缩变形中间大周边小,即结构布置和荷载分布对减少沉降差有利。 4.对地基基础进行计算分析,使基础底板能够承受上部结构及地基变形产生的内力,保证地基及基础底板安全可靠。,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 1、采用天然地基 持力层主要为细中砂、粗砂和卵石层,地基承载力标准值350KN/m2,修正后地基承载力标准值大于1000KN /m2; 2、基础板厚有三种:1600mm、2000mm 、2300mm; 3、基础板的受力特点: 上部荷载极不
9、均匀,四周荷载大,中间荷载小。 在大钢桁架两端的支座下,在内锥的支撑墙下,荷载都很集中。 周边高层基底平均压力约500 kPa,中庭部分约150 kPa 建筑总荷载设计值约460万kN,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 1 采用美国“SAFE”软件,采用4节点的考虑板平面外的剪切变形的米德林厚板板元进行有限元分析计算; 2 采用文克尔地基模型假设,地基模拟为弹簧。叠代计算时,如果发现基础板下有受拉区,则去掉受拉的弹簧,重新进行计算; 3不考虑上部结构的刚度; 4基础板四周的地下室外墙作为梁单元考虑,大小为0.8X20m; 5荷载:考虑了上部结构的恒载、活载和从ETABS计算得到的地震荷载。
10、6荷载组合:(1)恒载与活载的组合;(2)恒载、活载与地震荷载的组合。,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 计算结果表明: 差异沉降渐变发生,基础最大沉降值为55mm,差异沉降倾斜值在0.1%左右。 基础观测表明: 实测沉降值为3040mm ,沉降渐变发生,计算结果的规律合理。,北京中银大厦结构设计,整体筏板基础 虽然基础板上的荷载很不均匀,根据计算结果,整体倾斜率能满足规范要求。所以,整个筏板仅设了伸缩后浇带,,北京中银大厦结构设计,静载下的变形,北京中银大厦结构设计,活载下的变形,北京中银大厦结构设计,静+活荷载下X方向板内弯矩,北京中银大厦结构设计,静+活荷载下Y方向板内弯矩,北京中银大
11、厦结构设计,实测沉降曲线,北京中银大厦结构设计,二、地下连续墙,北京中银大厦结构设计,地下连续墙 1、最大限度利用规划用地,高度受限,向下发展。 2、地下四层,深22m,建筑外轮廓线与建筑红线重合。 3、开挖方案 (1)放坡大开挖。场地位于闹市区,周边多为重要建筑和城市主要街道,放坡开挖不可能。否定。 (2)护坡桩支护结构。优点:经验成熟,技术可靠,地下室施工方便。缺点:需占用红线外市政规划用地。否定。,北京中银大厦结构设计,地下连续墙 3、开挖方案 (3)地下连续墙。不占用红线外用地,既可保证上部竖向荷载的有效传递,又满足建筑使用要求。采用。,北京中银大厦结构设计,地下连续墙 1、特点:不同
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