钢梁均为H 形钢
楼板以压型钢板作施工模板,采用现浇钢筋混凝土非组合楼板。
抗震及抗风设计
(1) 设计要求依据文献[3],本工程50 年超越概率63%、10%、5%、3%、2%所对应的基本烈度值分别为5.2、6.1、6.3、6.4、6.6,按重庆市地震局的批复,按照50年超越概率3%的设计地震动参数进行抗震设防。由于现有计算程序无法输入6.4度的地震动参数,在抗震计算时,取7 度的参数进行计算。
(2) 总体设计
1)使用及建筑要求设置的条件:
a. 塔楼部分平、立面非常规则,双向基本对称,建筑与结构结合较好,为结构抗震提供非常有利的条件。
b. 全钢结构,材质均匀,延性较好,能很好地满足抗震二道设防的要求。
2) 侧力构件的设计:
a. 内筒框架—支撑结构:在柱间均设置了钢支撑,部分为偏心支撑,有条件的框架柱间加设小柱,以加强框架支撑的侧向刚度。
b. 为提高内筒的框架支撑抗侧力体系的水平刚度,加高框架的高度,设计时权衡考虑梁承载力与增加水平刚度的要求。
c. 设置4 道加强层,在23、41、54及顶层由外伸桁架及外框腰桁架组成,加强层内筒的支撑均为中心支撑,设计中,比较了不同层设置加强层对水平刚度的效用程度,目前所设置的层数为最佳。
d. 裙房以下,采用钢骨混凝土柱、钢梁:考虑加强整体刚度及与裙房(钢筋混凝土框架结构)的连接,对提高结构整体的水平刚度起一定作用。
2) 按照《建筑抗震设计规范》8.2.3条“框架部分按计算得到的地震剪力应乘以调整系数,达到不小于结构底部总地震剪力的25%的要求,在本工程设计中考虑到这项要求并满足了规定的要求。
3)地上7 层以上地震效应比较大的层采用约束屈曲耗能支撑,可在罕遇地震作用下起到减震作用。
4) 薄弱部分的加强:
a.底层可能产生的薄弱部位:采用钢骨混凝土,是对结构抗罕遇地震时地震作用的加强,采用钢梁及钢支撑也可使塑性铰首先发生于支撑或梁而不是柱,以保证结构不致造成倒塌。
b. 加强层上下相邻的框架柱:由于坚强层的设置刚度有很大的突变,相连接的框架柱受力比较复杂,很可能成为薄弱部位。根据弹性计算的内力结果对截面要适当加强,留有相当储备量,再经弹塑性时程分析进行验算校核其受力与变形性能予以加强。
c. 通过弹塑性时程分析、检验上部结构首先产生塑性铰的层及构件,调整构件截面采用约束屈曲耗能支撑,使塑性铰发生移转到较次要构件,确保结构满足大震不倒的目标。
本工程进行了超限高层抗震专项审查,专家提出该建筑物高柔,要解决好舒适度问题。
气弹模型风洞试验结果由于重庆万豪国际会展大厦高而柔,又地处高层建筑密集的重庆市城区,其周边建筑物和地形对风场影响显着,因而其在强风作用下的风效应十分复杂,在强风作用下的动力效应不容忽视,为此进行了气动弹性模型风洞试验。通过对重庆万豪国际会展大厦1:250模型的气弹模型试验,取得了16 个风向角情况下大厦的的风致振动响应。经对试验结果分析,获得如下结论:
1)、在各风向角下,在设计风速范围内,万豪国际会展大厦均未发现涡激共振发生。
也未发生振动发散的驰振现象。结构屋顶处最大横风向振动位移(单边振幅)为b=0o 时,且为0.297m,最大顺风向振动位移(单边振幅)为b=270o 时,且为0.133m
2)、在各风向角下,10 年重现期风压时,大厦顶部最大振动加速度小于0.2m/s2,扭转振动角速度小于0.001rad/s,满足舒适度要求。
3)、当来流风向正对结构物某一面作用时,其横风向位移、加速度振动响应大于顺风向位移、加速度振动响应,因而对于该类高层建筑结构,其横风向荷载效应是不容忽略的。
4)、由于周边建筑物对气流的影响,大厦各面会有局部高风压现象的出现,因而在进行幕墙设计时对这一问题应引起重视。另外,周边建筑结构对大厦风压的影响,在其自身高度范围内较为显着,而对大厦顶部区域影响较小。
5)、大厦各侧面的最大负压大于最大正压。
5) 结构分析
1) 根据结构的特殊性,结构设计采用了三种软件分析计算,SATWE(中国建研院编)及MTS(中国同济大学
2) 计算模型:按框架-支撑空间模型,地震力按X、Y两个方向风荷载还考虑135 度方向计算,并考虑藕联,共取45个振型的结果。
和CUZI-1 三条地震波,时程分析所用地震加速度时时程曲线的最大值为35cm/s2。
我国在计算建筑物加速度响应,特别是在横向风方面研究较少,在制定规程时参考了国外标准,结合我国实际情况进行了调整,为此,笔者用中国规程和加拿大规范分别进行了加速度计算。
五、结束语
1.通过对重庆万豪国际会展大厦动力特性分析可知,结构基本周期8s,属于高柔结构,在结构分析时需考虑P-Δ效应,结构布置基本对称,对结构抗震有利,由风荷载控制设计。
2.采用外伸桁架及外框腰桁架是控制结构层间位移的有效方法。通过多次试算可以找到较为理想的外伸桁架位置和道次,并非设置的越多越好。
3.超高层钢结构底部数层采用钢骨混凝土柱,既可节省钢材又可适当增加结构抗侧刚度,同时,可很好解决与裙房钢筋混凝土梁之间的连接问题。
4.超高层建筑的舒适度问题是设计人员考虑的重要因素,宜采用多种途径验算分析,采用气弹模型试验更为可靠。