平安金融中心结构设计（二）

带状桁架的发展

初步设计时带状桁架为单层带状桁架，上海中心初步设计时也为单层，由于为圆形平面存在扭矩，审查时改为空间双层带状桁架。

时间： 2009.10.14

地点：北京建研院抗震所

专家提出：巨型桁架应做成空间桁架，形成巨型结构。角部钢梁尽可能也作成空间桁架，与巨型桁架共同形成封闭的环形空间桁架。

与专家协调角部桁架进行加宽处理，宽度1500mm做单层带状桁架。

北京专家建议在1、3区伸臂层巨柱内侧增加辅助桁架，顶部95、110层增设角部桁架，使带状桁架环通。以上意见对建筑、机电设计影响巨大，TT表示从结构专业考虑，没有必要设置以上桁架，KPF表示机电布置无法协调，也不同意此做法。

巨型斜撑的发展

平安金融中心初步设计时未设置巨型斜撑，上海中心未设置巨型斜撑，由于上海中心巨柱不断倾斜，其巨型框架承担剪力1大于基地剪力的10%，金融中心由于中部为保持标准层相同，巨柱垂直因为巨型框架承担的剪力较小，专家提出巨型框架承担的剪力要大于10%，为改善巨型框架承担的剪力增加巨型斜撑。

时间： 2009.12.02

地点：北京建研院

增加巨型斜撑后，巨型框架承担的剪力相应增加约20%以上。

超限情况及超限高层建筑抗震设防专项审查

结构设计原则及相应措施

筒体设计

混凝土强度等级小于等于C60。底部加强区采用钢板混凝土剪力墙、上部型钢混凝土剪力墙。筒体角部及剪力墙相交出全高设置型钢。中震弹性设计。大震受剪弹性。部分连梁设置型钢。轴压比小于等于0.5。

巨型柱设计

混凝土强度等级小于等于C70。采用型钢混凝土巨型柱。型钢含钢率大于等于4%。纵筋配筋率大于等于1.2%。箍筋体积配箍率大于等于1.0%。中震弹性设计。轴压比小于等于0.65。

伸臂桁架设计

伸臂桁架贯穿筒体。伸臂桁架设计不考虑楼板的贡献。伸臂桁架与筒体连接在主楼施工完成后再连接，释放附加应力。中震不屈服设计。

空间带状桁架设计

带状桁架采用空间带状桁架。考虑竖向地震。中震弹性设计。桁架上、下弦杆、腹杆地震作用效应放大1.5倍。杆件应力比小于等于0.85。带状桁架设计不靠虑巨型斜撑的作用。

巨型斜撑设计

中震弹性设计。地震作用效应放大1.3倍。杆件应力比小于等于0.85。考虑模拟施工、混凝土收缩、徐变对其的影响。

在50年风力作用下，以结构顶点位移为衡量标准

每次仅去除抗侧力体系的一个组成部分

采用刚性楼盖假定

各模型的刚度变化皆为与初始模型相比

结构抗侧性能分析

结构分析主要结果

地震作用下结构性能

剪重比

剪重比不应小于规范规定最小剪力系数的0.85%(1.02)，小于规范规定的楼层不宜过多。

型钢混凝土巨型柱

结构构件设计与验算

型钢混凝土巨型柱柱脚设计

巨型柱是巨型结构中的最关键构件，目前已建与在建的巨型柱有型钢混混凝土与钢管混凝土巨型柱。上海中心、平安金融中心采用的是型钢混凝土巨型柱，天津117、东塔采用的是钢管混凝土巨型柱。

平安金融中心对采用何种柱进行了一系列的讨论，对采用何种形式的巨型柱有不同的观点与看法

型钢混凝土剪力墙

巨型结构设计

1、采用高强度钢材减少用钢量及工作量

2、将厚板螺栓连接改为焊接

3、将杆件通过连接板连接改为直接连接

4、精细设计减少不必要的杆件

1、楼面钢梁32种，每种型号钢梁应力比在0.9~0.98之间。

2、楼面钢梁500高的截面共5种。

3、楼面钢梁600高的截面共6种。

4、楼面钢梁700高的截面共6种。

为了增加楼层的净高，采用了尽量加宽钢梁，而不

增加梁高的方法。最大限度的满足了净空的要求。

采用组合梁的设计方法，将钢梁的应力比用到了极限，优化23%的楼面钢梁用钢量。

节点设计讨论

8.1、节点种类

a.形式一（垂直板贯通）

b.形式二 （水平板贯通）

c.形式三 （铸钢节点）

8.2、节点计算分析

a.应力分析

b.内隔板补充分析

应力分析–节点选取与建模原则

（1）考虑到边界条件、荷载施加等的合理性，取巨柱—周边桁架节点类(区域)作为有限元分析对象，按照实际设计真实建模；

（2）钢的本构关系为两折线模型，采用实测屈服强度值。混凝土采用弹塑性损伤模型, 该模型能够考虑混凝土材料拉压强度差异、刚度及强度退化以及拉压循环裂缝闭合呈现的刚度恢复等性质。

（3）由于带状桁架及X型支撑各杆件截断了部分巨柱外围钢筋，故偏安全的假设在节点区没有钢筋贡献。钢骨嵌入混凝土中。

（4）考虑到节点各部(构)件间等强连接，有限元建模时未考虑焊缝、螺栓等细部构造处理；

在选择了合理的钢材和混凝土的本构关系模型的基础上，利用通用有限元软件ABAQUS对带状桁架节点性能进行了研究，研究结果表明：

通过合理的加劲肋的设置，平安金融中心带状桁架-巨柱节点在中震作用下，节点区应力未达到屈服，带状桁架与巨柱也未屈服。大震作用下，部分构件进入屈服状态，但范围较小，且节点区承载力高于杆件。因此，节点设计符合抗震设防目标。

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来源：结构工程