广州西塔结构设计--方小丹

广州西塔

Introduction of Guangzhou West Tower Structure Design

广州珠江新城西塔结构设计简介方小丹

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工程概况

广州珠江新城西塔项目位于珠江新城，在广州新 城市中轴线西侧，与广州新电塔隔江相望。项目 占地31,085m2 ,总建筑面积约为448,736m2。其 中，地下室4层，为商场，停车场，机电设备间， 地下4层板面标高-19.1米；主塔楼地面以上103 层，高432米，73层以下为写字楼及酒店服务楼 层，层高4.5米，以上为高级酒店客房，层高 3.375米;主塔楼建筑面积约250000m2 。 工程于2005年12月26日动工，先进行基坑支护及 土石方工程；2006年9月完成施工图设计，2008 年底主体结构封顶，2010年底竣工交付使用。2

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工程概况

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工程概况

图3 办公标准层平面(23层)

办公标准层平面(23层)5

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工程概况

图3 办公标准层平面(23层)

酒店客房标准层平面(78层)6

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工程概况

项目发展商：广州越秀城建国际金融中心有限公司 设计团队: WEA-ARUP 华南理工大学建筑设计研究院 联合体 施工图审查及顾问总承包：广州市设计院 结构专业顾问：广州容柏生建筑工程设计事务所 施工总承包：中国建筑总公司-广州建筑集团联合体 钢结构制作：沪宁钢机、精工钢构 风洞试验单位：汕头大学风洞试验室，美国cpp风 洞试验室 节点试验单位：华南理工大学土木工程系 振动台试验单位：中国建筑科学研究院，同济大学 风环境评估单位: 广东省气象局。

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结构体系 结构分析 振动台试验 设计难点及解决方案

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1、结构体系/抗侧力结构体系

1.1、抗侧力结构体系 采用巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝 土内筒的筒中筒体系。69层以上，由于建筑使用 功能的需要，取消了核心筒的内墙，仅保留部分 核心筒外墙并向内倾斜，电梯井道移至核心筒外， 形成巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+剪力墙结 构体系。水平荷载(包括风荷载和地震作用)产 生的倾覆力矩大部份由斜交网格柱外筒斜柱的轴 力承担，基底剪力大部份由钢筋混凝土内筒承担。

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1、结构体系/抗侧力结构体系

广州西塔修长挺拔，高宽比达6.5,平 面为类三角形，外周边由六段曲率不同 的圆弧构成；立面由首层至31层外凸， 31层至103层内收，剖面外轮廓也呈弧 线。西塔外周边共30根钢管混凝土斜柱 于空间相贯，节点层间距离27m;73层 以下每节点层间分6层，层高4.5m;其 余分8层，层高3.375m。10

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1、结构体系/抗侧力结构体系

广州西塔斜交网格外筒的组成包括：①、 竖向构件——以

一定角度相交的斜柱；② 、水平构件——沿外周边布置、连接网格 节点的环梁及沿外周边布置、支承于斜柱 的楼面梁。斜交网格筒体的几何构成决定 了它抵抗水平力的独特优点，侧向刚度和 扭转刚度也远优于框筒，但竖向刚度比框 筒稍差。水平力由斜柱的轴向力平衡，倾 覆力矩引起的竖向力也由交于节点的斜柱 的轴力平衡。11

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1、结构体系/抗侧力结构体系

斜柱中弯矩产生的原因：一是节间的竖向 荷载，并与斜柱的交角和层高相关；二是 网格节点的水平位移，相邻层间节点水平 位移差越大，斜柱的柱端弯矩越大。网格 节点水平位移的大小除取决于斜柱轴力、 平面内的交角和平面外的折角外，还取决 于网格筒环梁、内外筒间的拉梁和楼板的 轴向刚度。节点的水平约束越强，斜柱截 面的剪力和弯矩越小，同时，结构的竖向 刚度越大。12

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1、结构体系/抗侧力结构体系

计算分析表明，西塔的层高不大，斜柱的 交角也不大，由13.63゜~34.09゜,自重 引起的弯矩也不大；对各节点层施加了体 外预应力，阻止了竖向荷载作用下网格节 点的向外水平位移，大大减少了斜柱的柱 端弯矩和剪力，提高了结构的竖向刚度。 不论是竖向还是水平荷载，斜柱的主要内 力是轴力，剪力和弯矩均很小。

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1、结构体系/抗侧力结构体系

钢管混凝土柱轴向刚度大，承载力高，延 性好，以轴力的形式来抵抗风荷载和地震 作用产生的水平力和倾覆力矩，正好发挥 了钢管混凝土结构的优势，十分高效。此 外，由于斜柱底端弯矩、扭矩很小，即使 释放支座处X、Y、Z三个方向的转角约束， 结构自振频率的变化甚微，即斜柱支座刚 接或铰接对结构的侧向刚度和构件内力的 影响很小，这就可以简化支座的设计和构 造。14

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1、结构体系/抗侧力结构体系

钢管混凝土外筒斜柱断面尺寸： 从基底开始，钢管直径1800mm,壁厚35mm, 每一个节点层直径缩小50mm或100mm,至 顶层钢管直径700 mm,壁厚20mm。 核心筒外墙厚： 地下室1100mm,出地面1000mm,沿高度方 向逐渐减薄至酒店层下层500mm;酒店层 以上4层350mm,其余300mm; 核心筒内墙厚： 500mm。15

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1、结构体系/楼盖结构体系

1.2、楼盖结构体系 首层以下及核心筒内采用钢筋混凝土梁板， 板厚130~200mm。内外筒之间采用钢-混 凝土组合楼盖，梁跨度约8~15m,工字钢 梁高一般为450mm,跨度较大处加高至 600mm;办公楼层板厚一般为110mm,酒店 楼层板厚一般为130mm,板跨度较大处局 部加厚。16