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上海的新地标——上海虹桥SOHO设计分析

来源:建筑结构  作者:*  日期:2014-7-25
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  上海虹桥SOHO由扎哈•哈迪德建筑设计,该建筑采用了一些天空轮廓和外形的创新设计,仿若一条盘旋蛟龙,极富创新寓意和未来特征。塔楼主体采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系,端部自由曲面造型为曲线钢梁和钢桁架,建成后将成为上海的新地标。

  图6 顶板错层加腋构造

  3.2 塔楼设计

  通过设置结构缝将结构分为单塔结构、连廊结构和弱连接隔震支座3个部分,计算分析应保证3个部分在地震作用下安全可靠。对于重要的竖向支撑构件,如立面开洞两侧的斜柱、与连廊支座相连的框架柱和作为建筑端部钢斜拉杆支座的框架柱,抗震设计目标为在罕遇地震下不出现塑性铰;连廊桁架构件的抗震设计目标为罕遇地震下不屈服;隔震支座抗震设计目标则为罕遇地震下弹性

  3.3 屈曲约束支撑设计

  在框架内布置人字形钢支撑来调整结构刚度分布,由于建筑对支撑的尺寸要求尽量小,故选用屈曲约束支撑,支撑的外观尺寸仅为200mm,可隐藏在建筑隔墙内,不影响建筑使用功能,支撑立面布置示意见图7。

  图7 人字形屈曲约束支撑布置图

  3.4 预应力设计

  本项目地上4个单体均属单向超长结构,其中,最长单体3号楼的两端头竖向构件距离约为280m,最短单体4号楼的约为157m,另外,结构筒体的设置、较小的柱网尺寸(8.4m×8.4m和8.4m×5.2m)以及框架梁采用近似扁梁的设计,增强了楼盖水平变形(词条“变形”由行业大百科提供)约束,加大了温度作用和混凝土收缩的不利影响。通过分析,本工程采用后张无粘结预应力技术予以解决。

  4 连廊结构分析设计

  4.1 小震静力分析

  本项目地上结构为非对称多塔连体,共4个塔楼、6个连廊。其中3个连廊连体位于3层(顶部标高(词条“标高”由行业大百科提供)11.5m);另外3个连体位于建筑顶部两层(顶部标高40m),根据建筑设计理念要求连廊形态与塔楼结构的流线形保持一致,连廊跨中窄,两端成喇叭口状,连廊高度7m,最大跨度达53m,跨中最窄处10m左右,而两侧喇叭口处最大宽度超过30m,见图8。底部用金属板包覆,两个侧面为玻璃幕墙,要求达到非常通透的室内效果。

  图8 5号连廊隔震支座、防震缝平面位置

  4.2 连廊抗震分析

  由于连廊两端都设置了铅芯橡胶隔震支座,根据抗震评审会上专家意见和建议,连廊的两个主要问题是设置好防跌落措施和考虑竖向地震的影响,防跌落措施的抗拉承载力按照重力荷载代表值的 0.3 倍(1,2,3号连廊为0.2倍)来取值,而竖向地震荷载(词条“地震荷载”由行业大百科提供)可参考抗规12.2.1条来取值,本工程将按照该条8度(0.2g)取值,即取竖向地震作用标准值为结构重力荷载(词条“荷载”由行业大百科提供)代表值的20%。

  4.3 隔震支座设计

  为了考察隔震支座的隔震效果,罕遇地震下结构缝宽度是否能够满足支座变形以及地震作用下连廊通过隔震支座对塔楼结构的影响,采用MIDAS建立带连廊的多塔连体整体模型进行计算分析(图9),支座部位采用铅芯橡胶隔震支座单元连接连廊和塔楼结构。计算结果满足罕遇地震下的支座变形,隔震效果明显。

  图9 整体计算模型

  4.4 牛腿设计

  隔震支座设置于从塔楼劲性混凝土斜柱上悬挑出的牛腿上,牛腿起着支承各连廊的作用,其性能完全决定了连廊的结构安全。设计时,在牛腿中设置钢劲芯,并在与牛腿相连的上下层框架梁内也设置钢劲芯,通过一个楼层的高度平衡牛腿传递来的弯矩,加强在牛腿区域的上层塔楼楼板及梁配筋,牛腿立面布置见图10。

  图10 牛腿剖面图

  5 结构构造措施

  (1)针对结构扭转不规则的措施:对长墙增开结构洞,并从局部刚度与重心的吻合控制总体刚度的均匀分配,增加靠近端部的横墙抗侧刚度,并灵活布置层间人字形支撑,控制位移比不超过规范限值1.4。

  (2)针对楼板缺失的措施:计算时洞口周边楼板设置为弹性板,洞口周边相关柱截面加强,同时按实际长度修改柱计算长度;对于顶层无屋盖机房区域,结构梁不断开,屋面楼板加厚为150mm,计算时设置弹性板,板采用双面双向配筋,加大配筋率,以保证楼层在地震作用下水平力的传递。

  (3)针对竖向不规则措施:正确定义薄弱层;转换层处框支柱抗震等级提高为一级;转换构件水平地震作用计算内力增大1.5倍;对于刚度比较小的薄弱层,在计算程序中强制给出1.15的地震剪力放大系数;对塔楼与连体结构相连区域的结构构件增加截面和配筋10%左右。

  (4)其他措施:对于1层室内外高差错层造成的短柱,采取箍筋全高加密等构造措施,对室内外交界处楼板加腋及设置大于高差的框架梁,并沿标高变化处布置大梁连接上下楼板;结构端部和中部与钢梁连接的框架柱均布置为加劲混凝土斜柱。钢结构区域楼板采用底部闭口的压型钢板与现浇钢筋混凝土组成的组合楼板。

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