广州第一高楼:530m广州东塔结构设计关键技术

广州东塔高530m,地上112层,地下5层,总投资100亿,主体采用带伸臂的巨型框架-核心筒结构,建成后将超越广州西塔成为广州第一高楼。建筑方案由美国KPF建筑事务所设计,奥雅纳全程参与结构设计,广州市设计院负责审图及出图工作。

1 工程概况

广州东塔位于珠江新城CBD中心地段,与对面已经封顶的西塔一起形成双塔,南面隔江对望广州新电视塔。

广州东塔占地26452m2,地上总建筑面积为404802m2,塔楼建筑屋顶标高为530m,结构高为度为518m,地上112层,集办公、服务公寓、酒店、餐厅于一体;地下5层,包括零售区、停车场、货物起卸区和机电设备用房;裙房地上8层,高50.7m,与塔楼间采用防震缝区分为各自独立的抗震单元,建筑效果及总平面图见图1。

(a)建筑效果图

(b)总平面图

图1广州东塔建筑效果图及总平面图

广州东塔属超B级高度的高层建筑,典型楼层平面尺寸约为58.1m×58.1m,核心筒平面尺寸为32.7m×32.7m,见图2。

图2典型楼层平面示布置

2 结构体系

2.1结构体系选取

在广州东塔方案设计阶段,对多种结构方案进行了研究,见图3,各结构方案的指标对比见表1。

图3方案设计阶段4种结构体系

虽然带伸臂巨型框架-核心筒结构造价最高和施工难度较大,但由于其具备最大的楼层平面开放度、最高的空间利用效率、最灵活的幕墙设计和最好的景观可视性,从而最终赢得了业主和建筑师的青睐。

2.2结构体系特点

带伸臂桁架的巨型框架-核心筒结构由钢筋混凝土核心筒(内嵌钢板/型钢)、矩形钢管混凝土柱与6道双层空间环桁架组成的巨型框架、连接核心筒和巨型框架的4道伸臂桁架组成,如图4所示。

图4塔楼结构体系

6道环向桁架中的第1,2,4,6道为两层高,第3,5道为1层高,两者之间布置4道伸臂桁架,在第1,2,4,6道环向桁架处,伸臂桁架杆件截面尺寸如表2所示,伸臂桁架示意见图5。

图5 伸臂桁架示意

伸臂桁架杆件截面尺寸/mm 表2

3 构件设计关键问题

3.1巨型钢管混凝土柱

图6为典型低区巨型钢管混凝土柱的截面构造,图7为实际施工时的巨型CFT柱。

图6低区典型巨型CFT柱截面

图7施工中的巨型CFT柱

巨型柱在底部最大轮廓尺寸为3500mm×5600mm,整体采用分腔组合的形式,并在钢管壁上设置栓钉和竖向、水平加劲板,竖向加劲板间距较大时采用对拉筋增加整体性。低区巨型CFT柱受力巨大,因此除了采用普通钢管混凝土柱,加劲钢管内灌混凝土之外,还在腔内配置了一定数量的钢筋。

3.2双层钢板剪力墙

在塔楼地下室~地上32层的核心筒外墙采用了双层组合钢板剪力墙构件(图8,9),核心筒内墙则采用型钢混凝土剪力墙。

图8低区核心筒双层钢板剪力墙布置图

图9施工中的双层钢板剪力墙

钢板剪力墙的钢板厚度主要由重力荷载设计值的轴压比限值、大震不屈服剪压比设计要求以及整体结构的侧向刚度需求控制,并满足高规对钢板混凝土剪力墙最小和最大钢板厚等构造要求。图10为低区典型双层钢板剪力墙大样,双层钢板剪力墙由于采用内埋钢板的形式(图9)。

图10低区典型钢板剪力墙截面

3.3 C80高强混凝土的应用

本工程中在首层~29层的墙体和底板~32层的巨型柱中采用了C80高强混凝土,与C60混凝土相比,强度提高了约30%,弹性模量增大5.6%。

但是高强混凝土脆性大,在本项目中,主要采用了3种措施来改善这一缺点:1)核心筒外墙中内嵌双层或单层钢板,形成钢板混凝土组合剪力墙;2)墙体的轴压比限值比混凝土规范降低0.05,按照0.45控制;3)巨型柱采用多腔矩形钢管混凝土柱,钢管壁和拉杆对混凝土起到有效约束作用。将墙体的横向和竖向分布筋的配筋率提高到0.6%,减小钢筋间距使之不大于200mm,同时加强边缘构件配筋,高于混凝土规范的要求。

广州东塔于2011年8月开工,目前已经施工至510m以上,按照计划将于明年部分投入使用,2016年全部投入使用。

来自施工现场的最新照片:

文中施工现场的照片均由奥雅纳工程师林海提供,在此特别感谢!

广州东塔高530m,地上112层,地下5层,总投资100亿,主体采用带伸臂的巨型框架-核心筒结构,建成后将超越广州西塔成为广州第一高楼。建筑方案由美国KPF建筑事务所设计,奥雅纳全程参与结构设计,广州市设计院负责审图及出图工作。

1 工程概况

广州东塔位于珠江新城CBD中心地段,与对面已经封顶的西塔一起形成双塔,南面隔江对望广州新电视塔。

广州东塔占地26452m2,地上总建筑面积为404802m2,塔楼建筑屋顶标高为530m,结构高为度为518m,地上112层,集办公、服务公寓、酒店、餐厅于一体;地下5层,包括零售区、停车场、货物起卸区和机电设备用房;裙房地上8层,高50.7m,与塔楼间采用防震缝区分为各自独立的抗震单元,建筑效果及总平面图见图1。

(a)建筑效果图

(b)总平面图

图1广州东塔建筑效果图及总平面图

广州东塔属超B级高度的高层建筑,典型楼层平面尺寸约为58.1m×58.1m,核心筒平面尺寸为32.7m×32.7m,见图2。

图2典型楼层平面示布置

2 结构体系

2.1结构体系选取

在广州东塔方案设计阶段,对多种结构方案进行了研究,见图3,各结构方案的指标对比见表1。

图3方案设计阶段4种结构体系

虽然带伸臂巨型框架-核心筒结构造价最高和施工难度较大,但由于其具备最大的楼层平面开放度、最高的空间利用效率、最灵活的幕墙设计和最好的景观可视性,从而最终赢得了业主和建筑师的青睐。

2.2结构体系特点

带伸臂桁架的巨型框架-核心筒结构由钢筋混凝土核心筒(内嵌钢板/型钢)、矩形钢管混凝土柱与6道双层空间环桁架组成的巨型框架、连接核心筒和巨型框架的4道伸臂桁架组成,如图4所示。

图4塔楼结构体系

6道环向桁架中的第1,2,4,6道为两层高,第3,5道为1层高,两者之间布置4道伸臂桁架,在第1,2,4,6道环向桁架处,伸臂桁架杆件截面尺寸如表2所示,伸臂桁架示意见图5。

图5 伸臂桁架示意

伸臂桁架杆件截面尺寸/mm 表2

3 构件设计关键问题

3.1巨型钢管混凝土柱

图6为典型低区巨型钢管混凝土柱的截面构造,图7为实际施工时的巨型CFT柱。

图6低区典型巨型CFT柱截面

图7施工中的巨型CFT柱

巨型柱在底部最大轮廓尺寸为3500mm×5600mm,整体采用分腔组合的形式,并在钢管壁上设置栓钉和竖向、水平加劲板,竖向加劲板间距较大时采用对拉筋增加整体性。低区巨型CFT柱受力巨大,因此除了采用普通钢管混凝土柱,加劲钢管内灌混凝土之外,还在腔内配置了一定数量的钢筋。

3.2双层钢板剪力墙

在塔楼地下室~地上32层的核心筒外墙采用了双层组合钢板剪力墙构件(图8,9),核心筒内墙则采用型钢混凝土剪力墙。

图8低区核心筒双层钢板剪力墙布置图

图9施工中的双层钢板剪力墙

钢板剪力墙的钢板厚度主要由重力荷载设计值的轴压比限值、大震不屈服剪压比设计要求以及整体结构的侧向刚度需求控制,并满足高规对钢板混凝土剪力墙最小和最大钢板厚等构造要求。图10为低区典型双层钢板剪力墙大样,双层钢板剪力墙由于采用内埋钢板的形式(图9)。

图10低区典型钢板剪力墙截面

3.3 C80高强混凝土的应用

本工程中在首层~29层的墙体和底板~32层的巨型柱中采用了C80高强混凝土,与C60混凝土相比,强度提高了约30%,弹性模量增大5.6%。

但是高强混凝土脆性大,在本项目中,主要采用了3种措施来改善这一缺点:1)核心筒外墙中内嵌双层或单层钢板,形成钢板混凝土组合剪力墙;2)墙体的轴压比限值比混凝土规范降低0.05,按照0.45控制;3)巨型柱采用多腔矩形钢管混凝土柱,钢管壁和拉杆对混凝土起到有效约束作用。将墙体的横向和竖向分布筋的配筋率提高到0.6%,减小钢筋间距使之不大于200mm,同时加强边缘构件配筋,高于混凝土规范的要求。

广州东塔于2011年8月开工,目前已经施工至510m以上,按照计划将于明年部分投入使用,2016年全部投入使用。

来自施工现场的最新照片:

文中施工现场的照片均由奥雅纳工程师林海提供,在此特别感谢!


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