中國(guó)首座全鋼結(jié)構(gòu)連體雙子塔：西安邁科商業(yè)中心

ldzqlyc

近日，中國(guó)首個(gè)超百米異形空中“鋼連橋”采用計(jì)算機(jī)控制、地面拼裝、同步整體提升施工技術(shù)，順利整體提升就位！該鋼連橋跨度約40米、重約650噸，位于西安邁科商業(yè)中心。

該項(xiàng)目創(chuàng)造了以下幾個(gè)第一：中國(guó)第一個(gè)全鋼雙子塔工程、中國(guó)第一個(gè)超百米異形空中“鋼連橋”整體提升工程、西部第一個(gè)200米超高層鋼管柱混凝土采用低位頂升法施工工程、西北鋼結(jié)構(gòu)體量最大超高層工程。同時(shí)也是目前國(guó)內(nèi)第一個(gè)采用鋼管混凝土柱框架-鋼中心支撐核心筒-連體鋼桁架的結(jié)構(gòu)體系的項(xiàng)目。

1
工程概況

西安邁科商業(yè)中心項(xiàng)目總建筑面積22.6萬m2，包括兩棟塔樓（塔樓地上面積16萬m2）：一棟是45層的超高層5A級(jí)辦公樓，其主體結(jié)構(gòu)高度為207.25m；另一棟是36層的超高層5星級(jí)酒店，其主體結(jié)構(gòu)高度為153.85m。兩棟塔樓在標(biāo)高93.4m處設(shè)空中連廊，連接體共兩層，連接體高度13.15m。建筑效果圖見圖1。

圖1建筑效果圖

酒店塔樓下部設(shè)有4層裙房，裙房結(jié)構(gòu)高度23.5m，裙房與酒店塔樓之間設(shè)防震縫完全脫開。地下室為4層，輪廓尺寸為203m×84m，埋深21m（包括筏板厚度）。在辦公塔樓的5，20，23，35層和酒店塔樓的8，21，23夾層設(shè)置建筑避難層或設(shè)備層。建筑立面圖見圖2。

圖2建筑立面圖

2
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

本工程是由結(jié)構(gòu)高度相差53.4m、建筑功能完全不同的兩棟超高層塔樓在約100m的高空通過2層高的連接體連接形成的體型復(fù)雜的連體建筑。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表現(xiàn)為以下幾個(gè)難點(diǎn)：

（1）兩塔樓的結(jié)構(gòu)高度不同，所以兩者的結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)特征周期不同，同時(shí)雙塔連體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的相互作用明顯，在地震作用下雙塔的相互牽制和協(xié)調(diào)變形是設(shè)計(jì)分析的關(guān)鍵。

（2）雙塔平面連接為非對(duì)稱布置連接，即酒店塔樓的結(jié)構(gòu)弱軸與辦公塔樓的結(jié)構(gòu)強(qiáng)軸對(duì)接（圖3），地震作用下兩塔樓的振動(dòng)同步性難以一致，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)很明顯。

圖3連體層平面圖

（3）由于兩個(gè)塔樓的建筑功能不同，所以連體層以下各塔的層高和層數(shù)不同，辦公塔樓標(biāo)準(zhǔn)層高4.3m，酒店塔樓標(biāo)準(zhǔn)層高3.7m，需要采用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件來分析，才能保證分析結(jié)果的可靠性。

（4）工程地處高烈度地震區(qū)（8度0.2g），Ⅲ類場(chǎng)地，特征周期較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)地震力較大。

（5）連接體處于高位，且連接體桁架的結(jié)構(gòu)跨度較大（38.5m），豎向地震作用顯著，結(jié)構(gòu)分析需要考慮豎向地震作用。

3
塔樓結(jié)構(gòu)選型

經(jīng)過方案比選，本工程塔樓最終采用鋼中心支撐核心筒，即采用鋼中心支撐與鋼管混凝土柱形成單塔的核心筒。

為充分發(fā)揮鋼與混凝土兩種材料的優(yōu)勢(shì)，辦公塔樓外框架柱均采用圓形鋼管混凝土柱，柱截面由?1
400×25/30逐漸變化到?800×25；酒店塔樓外框架柱為配合客房的布局全部采用矩形鋼管混凝土柱，柱截面由□900×1
400×35逐漸變化到□500×800×30。圖4和圖5分別為辦公塔樓和酒店塔樓標(biāo)準(zhǔn)層的結(jié)構(gòu)布置。

圖4辦公塔樓標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖5酒店塔樓標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置圖

4
鋼中心支撐核心筒的布置和耗能機(jī)制

在兩棟塔樓的芯筒區(qū)布置矩形鋼管混凝土密柱，形成密柱核心筒。在適當(dāng)位置的密柱間布置鋼支撐來增加結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度，傳遞水平力。支撐設(shè)置時(shí)基于建筑芯筒平面盡量均勻和對(duì)稱布置，支撐布置要避開門洞口位置，保證建筑功能不受影響。辦公塔樓和酒店塔樓核心筒鋼支撐平面布置見圖6。

圖6辦公塔樓和酒店塔樓核心筒鋼支撐平面布置圖

核心筒鋼支撐沿立面連續(xù)布置。辦公塔樓核心筒鋼中心支撐截面由H500×500

×22×28逐漸過渡減小到H300×300×18×

22；酒店塔樓核心筒鋼中心支撐截面由H500×500×22×28逐漸過渡減小到H300×300×10×16。 圖7為辦公塔樓和酒店塔樓的典型支撐立面圖及局部三維圖。

圖7典型支撐立面圖及局部三維圖

5
連接體結(jié)構(gòu)布置

經(jīng)過方案比較，本工程連接體與塔樓的連接方式最終選擇了強(qiáng)連接。本工程為不等高雙塔非對(duì)稱連接，屬于特別不規(guī)則的復(fù)雜連體超高層結(jié)構(gòu)。連接體除了承受連廊的重力荷載外，還需要考慮連接體本身由于雙塔變形不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)作用以及連橋豎向振動(dòng)所產(chǎn)生的豎向地震力。所以連接體結(jié)構(gòu)的布置和設(shè)計(jì)是本工程的關(guān)鍵。

5.1
連橋桁架

在強(qiáng)連接方式的連體結(jié)構(gòu)中，連橋桁架是協(xié)調(diào)雙塔一起受力、協(xié)同變形的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件。本工程在2層高的連接體的兩側(cè)布置2榀2層高的桁架將兩塔樓連接在一起。連橋桁架一端伸入塔樓的內(nèi)部，與塔樓核心筒形成可靠連接；另一端與塔樓連體層的腰桁架連為一體，見圖8。

考慮到桁架與塔樓框架柱連接的可靠性和內(nèi)力均勻傳遞，在塔樓內(nèi)桁架向下延伸一層，見圖9。連橋桁架上下弦桿為H1000×700×40×40，桁架斜桿為φ700×65的圓鋼管。

圖8連接體桁架平面圖

圖9連接體桁架立面圖

5.2
連體層水平支撐

為了保證連接體在大震下能夠有效傳遞水平力，協(xié)調(diào)兩塔樓的變形，連接體頂層、底層樓板厚度均為200mm，中間層樓板厚度為180mm。同時(shí)在連接體的各層布滿交叉水平支撐來輔助樓板傳遞水平力，見圖10。為避免水平支撐失穩(wěn)，在水平支撐的下翼緣布置附加水平支撐，見圖10。

圖10連體層附加水平支撐

5.3
連體層環(huán)帶腰桁架

圖11為連體層腰桁架布置圖，為了加強(qiáng)連體層的整體性，在連體層塔樓周邊柱之間設(shè)置2層高的環(huán)帶腰桁架，腰桁架和連橋桁架形成封閉的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層。由于建筑設(shè)計(jì)不希望在連廊通往塔樓的通道上布置斜撐，環(huán)桁架在辦公和酒店塔樓的連接體位置不能封閉，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上參考了專家的建議，采用密柱（即空腹桁架）來實(shí)現(xiàn)環(huán)桁架在各單塔上均形成封閉的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

圖11連體層腰桁架布置圖

另外，按照結(jié)構(gòu)超限咨詢會(huì)上專家的意見，為了進(jìn)一步增強(qiáng)連體結(jié)構(gòu)的整體性，改善連接體部位塔樓外框架柱受力的均勻性，提高外框架抵抗傾覆力矩的能力，在連接體下一層（設(shè)備層）各塔樓又分別獨(dú)立布置了封閉的腰桁架，見圖12。連接體下一層的腰桁架同時(shí)還可以起到減小連體層與連接體下一層的層剛度比和承載力比值、轉(zhuǎn)換空腹桁架豎桿豎向力的作用。

圖12連接體下一層（設(shè)備層）腰桁架布置圖

一大波項(xiàng)目美圖來襲：

（圖片均由本文作者提供，在此表示感謝）

BIM
結(jié)構(gòu)模型

連橋開始提升

bugtwo

圖片顯示不了

ldzqlyc

bugtwo 發(fā)表于 2015-7-29 01:15
圖片顯示不了

圖片看不了？那重發(fā)圖片

小濤。

這個(gè)真屌

驚蟄

可以看圖片啊。吊炸天

穆斯塔法拉赫曼

支持

steven

好！

小白

牛