广州天王中心大厦结构设计成果

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：图10-20 广州天王中心大厦渲染图图10-21 广州天王中心大厦基础平面2.结构主楼及副楼均采用钢筋混凝土巨型框架结构体系。表10-4 广州天王中心主楼结构弹性计算结果Y方向的最大层间位移角出现在34层屋面以上的悬臂部分，与鞭梢效应有关，设计时采取构造措施，以加强悬臂部分的延性。

1.概况

广州天王中心大厦地下4层，主楼地上46层，高171.8m，副楼地上20层，高73.8m，为钢筋混凝土巨型框架结构，见图10-20。该建筑场地为长方形，已建成的地铁隧道正好沿场地中部通过，隧道宽18m，顶面在地面下10m，因此采用了巨型框架结构，主楼及副楼都跨越了地下隧道，见图10-21。按7度抗震设防设计。剖面及平面见图10-22。广东省建筑设计研究院设计。

图10-20 广州天王中心大厦渲染图

图10-21 广州天王中心大厦基础平面

2.结构

主楼及副楼均采用钢筋混凝土巨型框架结构体系。

主楼为4层巨型框架，每层中设置次框架，层数不等，总层数达到46层。巨型框架的一个巨柱（剪力墙筒结构）凸出屋顶，凸出部分高16层，见图10-22剖面。

巨型框架的两个巨柱是剪力墙实腹筒，正好跨在隧道两侧，筒内容纳所有电梯井和各种竖向管道，还有一些可供使用的小房间。主楼的剪力墙厚度：纵向墙由800mm减至500mm，横向墙由800mm减至300mm。

图10-22 广州天王中心大厦（广东省建筑设计研究院提供）

a）主楼及副楼剖面 b）标准层（7层）平面

主楼的巨型梁设于地下2层（隧道顶）、地上8层、21层、34层。巨型梁为箱形梁，每层有4根巨型梁，间距8m，跨度为21～23m，采用无粘结预应力梁，由一层高的实腹梁和上、下楼板形成，巨型实腹梁宽度为1500mm，高度由下到上分别为：3000mm、4100mm、3200mm、1500mm。巨型梁所在层为设备层。

次结构为框架结构，每榀框架为两柱三跨，柱截面尺寸为900mm×900mm～800mm×800mm，主梁截面尺寸为600mm×600mm，次梁截面尺寸为400mm×550mm。次框架重量落在巨梁上，次框架不抵抗水平力。

墙、柱的混凝土强度由底部C60减少到上部C35，梁板混凝土强度基本采用C30。

3.自振特性

主楼自振周期为T₁=3.77s，T₂=2.90s，T₃=2.5s，T₄=1.27s，T₅=1.0s。

4.分析

在巨型框架结构中，不能忽视次结构的影响，其影响程度和主、次结构的构件布置以及尺寸大小有关。

次框架柱支承在巨型梁上，如果巨型梁的刚度较小，则巨型梁在竖向荷载下的挠度相当于次框架基础下沉，会造成次框架内力改变；如果次框架柱上端与巨型梁连接，那么上层次框架的重量会通过巨型梁向下传递，并且改变巨型梁的内力，在本工程主楼最低的次框架中取消第6层柱（见剖面图），则上下相互影响较少，底层次框架柱的截面可以减小；此外，最上层的巨型梁因为挠度小，可能使最上层次框架柱出现拉力。

在抵抗水平荷载方面，次结构也不会完全不起作用，次结构的刚度对抵抗水平荷载也会作出贡献。当次结构截面较小，则参与作用较小，分担的水平力也很小，反之，则次结构的作用会加大。

如果次结构的层数少，构件尺寸相对较小，在竖向和水平荷载作用下的受力分工会相对明确，次结构的贡献也会减少。因此，在设计巨型结构时必须根据建筑布置和结构需要处理好主、次结构的关系。本工程在这方面作了很多比较与优化。

结构设计时采用空间结构弹性计算方法，计算（考虑扭转耦联）结果列于表10-4。

表10-4 广州天王中心主楼结构弹性计算结果

Y方向的最大层间位移角出现在34层屋面以上的悬臂部分，与鞭梢效应有关，设计时采取构造措施，以加强悬臂部分的延性。

图1O-23 广州天王中心大厦弹塑性分析结果（Y方向）

a）层剪力包络图 b）层间位移角包络图 c）侧移包络图

本工程还进行了弹塑性地震反应分析，选用了4条输入地震波：两条人工波（持时16s）、El Centro（NS）和Taft（WE）波（持时40s），作用方向平行于巨型框架，加速度峰值为252Gal，阻尼比取0.05。计算时考虑巨型框架和次框架共同作用，并考虑裙房框架共同工作。图10-23给出了4条波的层剪力反应、层间位移角反应和侧移反应包络图，由图可见反应的主要特点是巨型梁所在层的反应加大，这是质量集中和刚度突变造成的，由于鞭梢效应引起顶点变形加大。经过分析比较，加大下部筒体刚度有利于减小突变反应和鞭梢效应。此外，次结构顶部是否与巨型梁相连，对结构内力影响也较大。

为了进一步考察结构的抗震性能，还做了1/25的模型振动台试验。

广州天王中心大厦结构设计成果

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