高层建筑实例分析.docx

1、高层建筑实例分析目录中国尊2简介2地块数据3建筑数据3结构分析3功能分析5抗震功能5吉隆坡双子塔8简介8建筑背景8案例概况9结构分析10功能分析11抗震功能12优缺点分析13中国尊一、简介中国尊是位于北京市朝阳区CBD核心区Z15地块的一幢超高层建筑。主要建筑功能为办公、观光和商业。外轮廓尺寸从底部的78m78m向上渐收紧至54m54m，再向上渐放大至顶部的59m59m，似古代酒器“樽”而得名。该建筑总高528米，未来将被规划为中信集团总部大楼。于2013年7月29日开工，计划2017年7月30日结构封顶，2018年10月竣工，到2019年3月交付使用，届时将成为首都新地标。中国尊 由北京中信

2、和业有限公司投资，预计总投资达240亿元。开发建设者中信集团表示，“中国尊”将集甲级写字楼、会议、商业、观光以及多种配套服务功能于一体，项目建成后将吸引国际金融机构、国际500强企业进驻。2014年6月8日，“中国当代十大建筑”评选结果揭晓，中国尊荣获“中国当代十大建筑”。2016年8月，中国尊已超越330米高的国贸三期，成为北京第一高楼。二、地块数据地块范围：北侧为光华路，西侧为东三环中路。南侧地块为集中绿地，东侧地块为北京海关。东至金和东路、南至景辉街、西至金和路、北至规划绿地。占地面积：11477.73平方米净用地率：30.5东西宽：136米南北长：85米三、建筑数据用地面积：22410

3、平方米总建筑面积：43.7万平方米容积率：13.39绿化率：49.47%建筑密度：21.71%建筑总高：528米建筑层数：地上108层、地下7层电梯数量：101部地下停车位：1983四、结构分析由于中国尊是一栋综合性建筑，集酒店、公寓、办公于一体。为了避免酒店和公寓的楼层出现斜撑构件，因此结构在这些楼层采用了密柱抗弯框架的形式，而在办公楼层采用巨型斜撑的形式。但是，如何将这两种抗侧力体系结合成一个连贯且一致的外框结构是一个设计难题。最后确定为全办公的形式，外框得以统一为全高巨型交叉斜撑结构，结构体系也更为合理。工程主要结构体系由外框筒和核心筒组成，其中外框筒由巨型柱、巨型斜撑、转换桁架以及次框

4、架组成。巨型柱位于塔楼角部，贯通至结构顶部，并在各区段分别与转换桁架、巨型斜撑连接。巨型柱底部截面形状为多边形，中部及上部为矩形，采用多腔钢管混凝土柱。在设备层及避难层共设置8道转换桁架，其杆件截面采用焊接箱形截面。巨型斜撑沿各区外皮设置，也为焊接箱形截面。次框架包括重力柱和外环梁，均为焊接H形截面，其仅承担本区重力荷载，不参与整体抗侧。中国尊大厦外轮廓的水平截面形状为倒圆角的正方形，并沿着高度平滑收放，其外完成面几何控制尺寸见图2。巨型外框筒的外控制面采用分段折面的形式，既可以较好控制巨型外框筒与建筑外完成面的距离，又可降低结构自身的加工难度。中国尊是国内高强度钢材用量最大、比例最高的建筑，

5、每个结构层用钢量相比同类超高层项目高出50%以上，工程使用的钢构件总量超过14万吨。“中国尊大厦是全球第一座在抗震设防烈度为8度的区域里建造的结构超过500米的摩天大楼。中国尊采用了参数化设计方法。结构体系与天津高银117有很多类似之处，但是项目的难点在于其曲面的造型。由于立面呈尊形，每个楼层的外轮廓尺寸均不相同，角部的圆弧倒角半径也每层不同。 更重要的是，在方案设计阶段建筑师对大楼曲线的不同几何定义进行了多次的研究，对于每个方案，作为结构工程师都需要给出量化的性能结果，以便于业主和设计团队做出决策。参数化的结构设计方法使得结构可以和建筑师的几何模型无缝对接，实时生成相应的结构模型，大大节省了

6、工作量，加快了响应速度。 五、功能分析建筑在竖向上被分为三个大的功能区。首层为12m通高大堂，2-68层为总部办公区。其中18、37、53、54层为机械/避难层。38、39层为两层通高的办公区空中大堂，兼作办公区休息空间，办公层标准层高为4.2m。70-97层为服务式公寓区。其中69、83层为机械/避难层。70层为服务式公寓的空中大堂和会所。99-113层为酒店区。其中98、114层为机械/避难层。99层为酒店大堂，设有大堂餐吧和商务中心。105层有一个600多立方米的巨大水箱，供应火灾用水。115-118层为公共餐厅和酒吧。这里可以为公众提供俯瞰整个CBD和北京的绝佳观景平台。地下一层为商业

7、，与其他地块的环形商业空间和连接地铁的步行环廊连通。地下二层为内部员工餐厅。地下三层为酒店附属房间。- 13 -六、抗震功能中国尊是国内目前8度区的最高楼，在全世界同等设计烈度下也是最高的建筑物。与其他7度区的超高层相比，抗震设计方面的要求更高，值得一提的是： （1）在方案初期经过协调选取了较大的建筑底盘尺寸，有效降低了高宽比，为结构的可行性创造了条件。同时在建筑上也凸显了收腰造型的效果，达到了双赢的结果。 （2）功能业态的统一为形成单一形式的外框巨型结构创造了重要的条件。 （3）顶部尺寸放大给收腰部的核心筒提出了更高的抗震性能要求，这一点由弹塑性分析结果发现，并对其进行相应加强。 （4）中国

8、尊还存在的一个挑战是如何在8度区较好土质条件下满足剪重比的要求。这方面也是在与超限审查专家组的多次沟通，对结构体系进行了多次的优化和调整，最终达成了一个各方均满意的设计。中国尊为超高层建筑，上部结构传至基础的荷载巨大，在最终的桩筏基础形式的确定过程中，进行了以下几方面的综合考虑： （1）桩型确定方面：根据相关地勘资料并参考邻近项目经验，采用钻孔灌注桩，并进行桩端与桩侧复式后压浆施工，这样可以有效地提高单桩承载力并控制沉降。采用性质很好的第12层卵石、圆砾层为桩端持力层，有效桩长达40.144.6m，不同区域考虑桩径分别采用1000mm与1200mm。基于地勘资料提供的参数进行估算，并且经过试桩

9、静载荷试验确定，两种桩型的单桩承载力分别可达到14500kN与16000kN。 （2）桩基布置方面：充分考虑了2011版基础规范的变刚度调平设计精神，在荷载巨大的核心筒与巨柱范围，布置单桩承载力及刚度较大的桩（桩径1200mm）；在塔楼其他荷载相比较小的区域，则布置单桩承载力及刚度较小的桩（桩径1000mm）。这样有利于控制总沉降量及差异沉降变形，减小筏板挠度，控制筏板内力。 （3）筏板布置方面。筏板采用变厚度布置，在荷载较大的塔楼区域筏板厚度6500mm，荷载较小的纯地下室部分筏板厚度2500mm，两部分过渡区域筏板厚度4500mm。并考虑到荷载传递到筏板的上部结构荷载巨大，筏板范围向东西两

10、侧扩大，来容纳更多基桩承担上部荷载。并且在地下室巨柱和核心筒外侧设置翼墙，来使荷载分布更平均，同时可以增强筏板抗冲切承载力。 目前桩基筏板方案，由设计团队经过充分的上部结构-地基-桩基协调变形分析后，不论在承载力方面还是总沉降、差异变形方面，均可满足现行规范的相关要求。 吉隆坡双子塔一、简介马来西亚首都吉隆坡的双子塔(Kuala Lampur Petronas Tower)是吉隆坡的标志性城市景观，世界上最高的双子楼。吉隆坡双子塔于1998年完工共88层，高1483英尺(452米)，它是两个独立的塔楼并由裙房相连。独立塔楼外形酷似玉米，又名双峰大厦。吉隆坡双子塔为马来西亚石油公司的综合办公大楼

11、，也是游客从云端俯视吉隆坡的地方。双子塔的设计风格体现了吉隆坡这座城市年轻、中庸、现代化的城市个性，突出了标志性景观设计的独特性理念。站在楼顶，鸟瞰四面八方，吉隆坡的美景尽收眼底。晚上灯光璀璨的时候，景色尤为壮美，有一种身置星空的微妙感觉。二、建筑背景双子塔于1996年完工，双塔大厦共88层，高达452米，它是两个独立的塔楼并由裙房相连。独立塔楼外形像两个巨大的玉米，故又名双峰大厦。它是马来西亚石油公司的综合办公大楼，也是游客从云端俯视吉隆坡的好地方。双子塔的设计风格体现了吉隆坡这座城市年轻、中庸、现代化的城市个性，突出了标志性景观设计的独特性理念。自911事件后，随着世贸大厦的倒塌，吉隆坡双

12、子塔一跃成为目前世界上最高的双塔建筑。它是目前世界上最高的大厦和第四高的建筑。是马来西亚经济蓬勃发展的象征。双子塔周围的“金三角”是金融和商务最为繁忙的地区。据说当初建造双子大厦的时候，以每四天起一层楼的速度，足足建了两年半，可见当时的马来西亚向世人展示自己经济发展成果的骄傲。可谁又会想到，双子塔落成之后不久，整个东南亚便陷入经济危机，马来西亚的经济也遭受重创。连接双子塔的空中走廊目前世界上最高的过街天桥。恩康纳莱(SEANCONNERY)及卡萨琳丽塔琼丝(CATHERINEZETA-JONES)主演的“将计就计”里，男女主角就是从这里逃脱。站在这里，可以俯瞰马来西亚最繁华的景象。双子塔内有全

13、马来西亚最高档的商店，销售的都是品牌商品，当然价格也是最高的。塔内东南亚最大的古典交响音乐厅Dewan古典交响音乐厅。三、案例概况建设地点：吉隆坡市中市KLCC计划区的西北角 开工时间：1993年12月27日 竣工时间：1996年2月13日 占地面积：40公顷 建筑面积：28.95万平方米 建筑高度：452米 建筑层数：88层 结构形式：高轧制钢梁支托的金属板，钢筋混凝土 建筑造价：20亿马币 投资单位：马来西亚石油公司 设计单位：西萨佩里建筑事务所西萨.佩里 建设用途：办公 英文名称：The Petronas Twin Towers. 别称：佩重纳斯大厦、马来西亚国家石油大厦、国家石油双塔、

14、双子塔四、结构分析 采用钢筋混凝土框架（核心筒）伸臂结构体系，是以钢筋混凝土结构为主的混合结构，用钢量：7500吨。每个主体结构旁边的附属圆形框架结构与主体相连，可增大主体结构的抗侧能力。 双塔的外檐为152英尺（4636m）直径的混凝土外筒，中心部位是748英尺754英尺高强钢筋混凝土内筒，18英寸高轧制钢梁支托的金属板与混凝土复合楼板将内外筒连系在一起。4架钢筋混凝土空腹格梁在第38层内筒四角处与外筒结合。塔楼由一个筏式基础和长达340英尺但达不到基岩层之4英尺9尺截面长方形摩擦桩，或称作发卡桩承托。位于圆形与正方形重送交接点位置处的16根混凝土柱子支承上部结构荷载。 主体塔楼外周边有16

15、根钢筋混凝土圆柱，圆柱直径由底部的2.4m逐渐变化到顶部的1.2m。建筑平面有3次收进，84层以上由钢柱和钢环梁组成最后几层和尖顶，上面安装了塔桅。建筑平面的3次收进要求柱子向内移动一定位置，由5760层、7073层、7982层，柱子位置的转换采用3层高的变截面柱过渡，柱子的主要受力钢筋斜向配置，符合实际的传力途径，这种方式避免了设置转换梁，且标准层高科保持不变。两个主塔楼间由一个人字形天桥相连，天桥位于40-43层，跨度58m，有两层通道，经过比较采用了三铰拱方案，一个铰在天桥跨中，下面的两个铰支座在29层，三铰拱方案使天桥与主体结构连接处的受力最简单，但必须处理好构造，保证当风引起相对位移

16、时的安全。基础为钢管桩，直径3ft（0.91m），管壁厚7/8in（2.22cm），一般间距9ft（2.75m），打入地下近84m，承力层为密实沙土。桩顶有4m厚的钢筋混凝土承台板。地下室埋深大，地下水位高，在施工时除做了1m厚、30m高的钢筋混凝土连续护壁墙外，还做了水平面的钢筋混凝土内撑。五、功能分析这两座88层塔楼包含800万平方英尺（74.32万）以上办公面积，150万平方英尺（13935万）购物与娱乐设施，4500辆车位的地下停车场，一个石油博物馆，一个音乐厅，以及一个多媒体会议中心。塔楼的一个值得一提的特色是在第42层处的天桥。连接双子塔的空中走廊是目前世界上最高的过街天桥，它长5

17、84m，连接了双子星塔位于41楼和42楼的会议中心。天桥是由南韩制造的，将近五百个构件于工地现场装配完成，再用起重机吊到最后的定位上。支撑天桥的两条修长支架，则连接到29楼。这是整体设计中的一个重要元素，一方面可以当作火灾时，从一座塔楼到另外一座的逃生口，同时也是一个令人赞叹的路标。如建筑师所称，这座有人字形支架的桥似乎像一座登天门。双塔的楼面构成以及其优雅的剪影给它们带来了独特的轮廓。站在这里，可以俯瞰马来西亚最繁华的景象。在建筑意象方面，建筑师在羸得了一九九一年的国际建筑竞图之后，奉命要创造出一座能让马来西亚人产共鸣的特殊建筑。设计者巧妙的将伊斯兰图案（如图2所示）运用到双子塔中。其平面是

18、两个扭转并重叠的正方形，用较小的圆形填补空缺；这种造型可以理解为来自伊斯兰的灵感，而同时又明显是现代的和西方的。 刚开始的设计是用一个有着十二尖角的星星作为平面图的基础，后来在总理穆罕默德的建议下，改成了凋塑气息，玻璃和不具有回教象徵意义的八角星星（如图3所示）。扇贝状的幕墙表面充满锈钢闪闪发光，明显可见星星的形状。六、抗震功能马来西亚没有地震，按抗风设计，总高宽比为8.64。主体塔楼外框架的环梁（框架梁）采用变截面梁，梁截面宽1000mm，截面高度由柱边的1150mm变化到跨中的775mm，既可以保证框架的刚度，又允许管道通过而减少层高。副塔楼外周边有12根圆柱，圆柱直径由1.4m变化到1.

19、2m，柱间环梁也采用变截面梁，截面宽800mm，截面高度由柱边的1150mm变化到跨中的725mm。钢筋混凝土核心筒在底部为23m见方，分4次缩进到顶部尺寸为18.8m22m。筒的外墙厚由底部750mm减至顶部350mm，筒内部分隔墙厚度为350mm，沿全高不变。有几道内部分隔墙不开洞，因此核心筒的内筒和大柱子之间设置了一道伸臂，位于38-40层，是两层高的混凝土空腹桁架，布置方向与附属筒方向相垂直，以增强抗侧刚度较弱的方向，平面布置及伸臂桁架楼盖梁是宽翼缘钢梁，间距3m，最大跨度为12.8m，截面高度457mm。采用组合楼板，在53mm厚的压型钢板上现浇115mm厚混凝土。设备层的楼板混凝土

20、厚度达到200mm。在环梁外面还布置了悬挑构件，一是方尖行的悬挑梁，二者都是钢构件，间隔布置，使立面更加华丽。自振特性：主轴方向的自振周期为9s，扭转周期为6s。 吉隆坡地区的设计风速为35.1m/s。需要考虑的一个重要因素是在风速作用下人的舒适感，顶部位移加速度必须小于20mm/s2，该加速度与房屋质量成正比，由于钢结构的重量轻而舒适感不能满足要求，最后选用了钢筋混凝土结构，以其大质量和大刚度满足了舒适度设计要求，这是该高层建筑采用钢筋混凝土结构的主要原因。七、优缺点分析优点1.选用了合理的建筑结构体系 当时的建筑物普遍应用管式结构，希尔斯摩天大楼就是采取这种作法，但是由于进口钢材到马来西亚

21、的费用极高，于是决定双子星塔应采用混凝土结构，以及使用金属薄板和钢填充梁所构成的组合模板。如此一来，势必要发明能够缩短支柱直径的高强混凝土，好完成建筑师打造修长塔楼的心愿，这也是马来西亚最早的高强混凝土。每座塔楼周边各有16根支柱，直径达24公尺，在每层楼用托梁连接起来。支柱之间8或10公尺的宽敞间隔，创造出开阔的空间感。而且每根柱子在立面上只能看到薄薄的一片，使双子星塔更显修长。横向荷载由支柱和结构核心来支撑。两座塔楼的顶端各装了一个协调减震阻尼器，把大楼在风中摇晃的程度降到最低 。2.考虑了当地环境与气候 这栋建筑对当地的气候也有适当的敏锐：吉隆坡距离赤道只有两度，双子星塔的立面纳入了不锈钢的遮阳篷，以配合这个城市的热带气候。 缺点1.不利于防火疏散 超级摩天大楼的通病就是防火疏散困难，虽然吉隆坡双子星塔通过设天桥和使用耐火材料等措施改善防火疏散和耐火强度，但是相对其他普通建筑来说一旦着火仍然危险性很大。 2.造价昂贵 大量使用优质钢材的超高层建筑难免需要很高的造价，不过作为地标和世界级建筑也值得。