“侨福芳草地”项目结构设计的几个特点

  • 来源:建筑创作
  • 关键字:下沉花园,试验,建筑
  • 发布时间:2015-03-27 09:03

  1.建筑由2高2矮4个相对独立的单元组成,坐落在一个10米深的下沉花园上。下沉花园由四周地连墙围合形成,紧贴用地红线,使建筑物宛如从绿色的花园中陡然升起,通过几组连桥通达街面。

  地下连续墙悬臂9米高,在下沉二层地面以下设置了三面环梁,并通过水平支撑梁传力给结构主体;北侧利用了地下管廊、土建风道的结构空间,传力到主体结构。

  2.如果仅有四个塔楼坐在大底盘上,那么建筑物也就变成了一个没有特色的小型综合体。考虑北京的气候,建筑师加入了环保理念,采用环保罩将四个塔楼罩在其中,在加上空调、新风系统,营造了一个相对独立的小环境。

  环保罩由位于塔楼四周的侧面钢结构和支承于塔楼顶层柱子上的屋顶钢结构两个部分组成。侧面钢结构平面内承担竖向玻璃幕墙,平面外支撑在内部高、低塔楼上。屋顶钢结构由分别沿东西和南北28度角倾斜的两个三角形斜面组合而成,支承于高、低塔楼屋顶钢管柱上,屋面材料为ETFE膜,屋面为一个整体,环保罩侧立面及屋顶平面。

  4个侧罩通过水平杆件与主体连接,水平杆件两端分别设置可以两个方向转动的铰接节点。

  顶罩由ETFE膜和钢结构组成,钢结构构件均为箱形截面。顶罩(自重约为70千克/平方米)支撑在4座塔楼之上,在地震作用下,各塔楼的动力响应不同,顶罩和混凝土塔楼之间相互影响、相互作用,受力极其复杂。设计中应尽量避免相互间的牵动作用。所以环保罩支座的设计成为本项目最为关键的内容之一,设计考虑了三种方案:1)方案1:低塔区支撑柱与顶环保罩为刚接,高塔区利用橡胶隔震;2)方案2:低塔区支撑柱与顶环保罩为刚接,高塔区支撑柱为上下铰接,即“摇摆柱”方案;3)方案3:所有支承柱均为下端固定,上端铰支。

  在罕遇地震作用下支承柱不但承担压力,同时还承担较大的拉力,罕遇地震作用下支承柱受力表受力。

  方案一中屋顶钢结构对主体结构的影响最小,构造简单。但是可动支座承受了较大的竖向拉力,而橡胶支座一般不能承担拉力,如需满足这个要求,在产品的设计上存在一定难度,很难实现。

  传统的摇摆柱所支撑的刚体可以产生任意的位移,而不会在结构中产生附加内力。方案二中采用摇摆柱方案可以很好解决环保罩结构对高塔影响的问题,但由于屋面是两个倾斜的平面,造成高塔的支撑柱不等长,有可能导致摇摆柱不能自由转动,需要通过构件的变形尤其是屋面构件的变形累积来实现屋面的移动,这些变形可能会产生较大的次内力。

  方案三中屋顶钢结构对主体结构的影响最大,但是可靠性较好。将原屋顶支承立柱的支座形式修改为上端铰接,下端固接后,需要将支撑柱尺寸加大至1000mm。计算分析时重点考察了环保罩及其支撑柱的抗震性能以及结构关键部位的抗震性能。地震波按(加速度峰值分别为1:0.85:0.65,0.85:1:0.65)输入,进行罕遇地震作用下弹塑性时程分析。

  环保罩在大震作用下的塑性铰分布情况,环保罩的塑性铰分布区域较以前的方案有所增加,但其最大的塑性转角值仍能够满足与防倒塌对应的限值。环保罩支撑柱的塑性铰分布情况,其中高塔区支撑环保罩的立柱未屈服,低塔区支撑环保罩的立柱仅有一根进入屈服,其最大塑性转角值远远小于与防倒塌对应的限值。综上所述,最后采用方案三。

  为了确保柱顶铰支座的成立,我们与哈尔滨工业大学合作,进行了铸钢铰支座节点的设计和试验。

  3.筑底层设有五万平方米的零售商业,商场由自然采光充足的中庭环绕,最底处是公共广场,既美化环境,又提供了休憩和公众互动的宁静空间。商场的设计希望能为顾客创造一个独特的购物体验,其中最引人注目的是一座跨度达225米的步行桥,对角穿越建筑,不仅使商场独具空间特色,还可以让人们更为便捷的穿越于四座建筑之间。

  结构上采用了四点支撑。中间钻石型支撑柱落在下沉二层地面,顶端做了两道斜拉索;在低塔区域利用低塔连桥兼做主桥支座,同时设置两道拉索;最后利用室外挡土墙作为支座,将整个步行桥贯穿整个建筑物。

  4.上部结构采用的钢筋混凝土框架-剪力墙体系。

  地上标准层,按照建筑要求,4.25米层高,需要3米净高,地面做法0.4米,在扣除冷辐射吊顶的安装厚度,留给结构的梁高675mm,且为了确保机电管线的安装,要求在跨中梁高475mm,这就形成12米×12米轴跨,梁高为675/475/675毫米的变断面梁。

  为了达到上述梁高的限制,必须减轻结构自重,所以12米×12米的大跨板,我们采用了300毫米厚的现浇空心楼板。为了达到双向楼板的效果,两个方向的梁能够均匀受力,对比了几种布管方式,最终按双向板塑性绞线的形式布置,布管的空隙率达到33%,降低结构楼板自重1/3。

  许嘉 译

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