金茂大厦结构分析

金茂大厦结构分析（精选6篇）

篇1：金茂大厦结构分析

新天地大厦结构设计论文

摘要：本文介绍了带有高位转换层的结构计算设计过程，并且对该结构在设计过程中遇到的不平衡土压力和基础设计作了一些简介。

关键词：框支剪力墙;复杂高层;转换层

1工程概况

某市新天地大厦位于市区最繁华的商业地段。用地大致呈矩形，面积约5250m，地势东北角高，西南角低，最大落差有4m。建筑底层南北长约72m，东西宽约65m，总建筑面积：46070m，其中地上面积：37438m，地下面积：8632m。地上24层，地下2层。总建筑高度：79.85m。

新天地大厦地下二层为停车场，地上一层至四层为商场、餐饮、五一二十四层为住宅，建筑类别为一类。

2结构概况

按照建筑功能，本建筑地下二层～四层为停车场、商场、餐饮，因此要求跨度较大的大空间，而上部建筑为住宅，高度为79.85m，为保证房屋的使用功能上部采用剪力墙结构是最为经济合理的。因此本工程采用部分框支剪力墙结构，框支转换层位于五层楼面，属于高位转换。同时该场地内东北和西南高差达到4m，因此存在较大的不平衡土压力，也是本工程结构设计必须重点考虑的问题。

本工程室外地面存在一定高差，地下一层到±0.00。之间的地下室有一侧是露出地面的，±0.00楼面不宜当作本工程的嵌固端，因此本工程的嵌固端选在负一层楼面，结构计算时房屋总共为25层，84.3m高。由于本工程属于复杂高层建筑，因此根据规范，需要采用两种不同的模型进行计算，本工程采用PKPM软件的结构空间有限元分析软件SATWE模块和复杂空间结构分析与设计软件PMSAP模块进行计算对比分析。

本工程设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级，抗震基本烈度为六度，建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度按六度。水平地震影响系数最大值为0.04，场地特征周期0.35秒。混凝土强度转换层以下墙柱为C45，楼面为C35，转换层以上为C35和C30。主楼转换层以下部位剪力墙及框支柱抗震等级按一级，框架梁抗震等级按二级。转换层以上部位底部加强区剪力墙抗震等级为一级，框架抗震等级为二级，非加强区剪力墙抗震等级为三级(短肢剪力墙抗震等级为二级)。框架抗震等级为二级。

3结构计算分析

①将负一层楼面当作上部结构的嵌固端，必须满足负二层的楼层侧向刚度不小于负一层的2倍。

计算满足要求。

②本工程为部分框支剪力墙结构，转换层设置在5层楼面，属于高位转换。采用剪弯刚度算法时，转换层上部与下部等效侧向刚度比宜接近1，不大于1.3;采用层间剪力比层间位移算法时，转换层下层侧向刚度不小于上层侧向刚度的60‰根据计算分析，采用SATWE和PMSAP计算结果;

从上面的结果可以看出，分别采用PMSAP和SATWE分别计算，其上下层刚度比结果相差小于10%，而且采用PMSAP计算的刚度较小，但是两个计算结果都满足规范的要求，因此本工程转换层结构的布置是合理的、可行的。

③对于本工程结构主体，分别采用不同的计算模型;

从上面表格可以看出来，采用两种计算模型计算出来的结果，它们的周期和转角都很接近，而且以扭转为主的第一周期和以平动为主的第一周期之比为，采用SATWE计算时，比值为0.83，采用PMSAP计算时为0.84，都满足规范要求的复杂高层建筑以扭转为主的第一周期和以平动为主的第一周期之比不应大于0.85的要求。而且质量参与系数大于90%，证明取15个振型就能够满足设计要求。

从上面的计算结果可以看出，采用SATWE和PMSAP计算的结果基本上一致的，该结构刚重比EJd/GH2大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。最大楼层层间位移比小于规范要求的1/800的限值，满足规范要求。

通过上面对该工程分别采用SATWE计算结果和PMSAP计算结果的对比，可以看出本工程采用本结构形式和结构布置能够满足规范的要求，因此能够以本模型进行结构的分析设计。

4考虑不平衡土压力对结构的影响

在本工程中，场地内存在较大的高差，最高处达到4m，因此当房屋地下部分施工完毕，进行回填时，不平衡的`土压力会对结构产生不利的影响，因此本工程对这种不平衡土压力进行了分析。

不平衡的土压力对结构主要会造成结构如下几个方面的问题：第一：结构整体倾覆;第二：结构的滑移：第三结构的抗侧力构件内力的增大;因此本工程从这三个方面出发进行分析。

本工程的主楼位于地势较高的这一侧，结构的重心也位于地势较高的这一侧，而且本工程质量比较大，倾覆力臂很长，因此抗倾覆力矩很大，经初步分析不平衡土压力不会造成该房屋的倾覆。本工程基础采用的是独立基础，基础截面较大，地基的承载力很高，摩擦系数较大，因此其抗滑移力很大，而且最低处还有一层地下室埋在土里面，这个约束了土的滑移，因此本工程在不平衡土压力作用下不会产生滑移。对于第三个问题，本工程将不平衡的土压力简化为集中作用在楼层处的水平力，由于楼板无较大的洞口，满足刚性楼板的假定，因此把这个水平力简化为作用在上下楼层柱顶的水平力，在采用PKPM建立模型的时候就将这个力当作荷载输入进去，进行整体计算，从而计算出竖向抗侧力构件的内力和配筋。通过此方法，既考虑了不平衡土压力的作用，同时又简化了计算方法，避免了繁琐的手工计算，提高了设计效率。

5基础设计

本工程场地内土质较好，地下室底板距离中风化灰岩仅2m左右，而中风化灰岩承载力特征值达5000Kpa。承载力很高，若采用桩基础，则桩长太短，而采用筏板基础，则持力层为强风化灰岩，承载力特征值不是很高，而且由于结构的重心和底板的形心相差较大，基础会出现较大的偏心，对上部结构不利，同时造价较高。因此考虑直接采用柱下独立基础和条形基础。这样就可以利用承载能力很高的中风化层作为持力层，且很方便的调节基础中心和荷载的形心。由于地基承载力很高>300kPa,根据地基基础设计规范，必须进行抗剪验算，本工程中，柱子的最大轴力为N=26663kN，混凝土采用C40，经计算，基底面积为2.3×2.3，混凝土抗剪面积为6.8m，最大剪力为6390，满足抗剪要求。根据上面的计算结果我们可以看出，当高层建筑位于具有较高承载力的岩石层时，控制其截面高度的是抗剪承载力，而不是抗冲切和抗弯承载力。

6结论

高层建筑结构的结构选型是一个至关重要的工序，在满足规范要求和建筑功能的情况下，选用合理的房屋结构形式是做好房屋设计的关键。因此在进行设计工作时候我们应该注重房屋结构的概念设计，合理的结构形式，能够在保证房屋的安全性同时为业主产生较大的经济效益。

篇2：金茂大厦结构分析

洛阳龙源商务大厦 创结构质量优质汇报资料

各位专家，你们好！

感谢各位专家百忙之中抽出时间来我工地进行检查指导！我谨代表河南三建建设集团311项目部全体员工对各位专家莅临指导表示诚挚的欢迎！

工程概况：洛阳市龙源商务大厦，项目位于洛阳新区拓展区南部，北至集庆路，南至永兴西街，由洛阳龙源水务建设有限公司投资新建，中汽智达监理公司监理，洛阳市第四设计院设计，河南三建建设集团311项目部承建。结构形式为：框架剪力墙，建筑物总长度约为69.0米，总宽度79.7米，总建筑面积约61678.67平方米，地下二层，地上十九层，地下二层为地下车库及设备用房，裙楼五层主要为餐厅、包间及会议室。

业主对工程的工期、质量等方面的要求都较高，根据业主的意愿及我公司的宗旨，我公司了把该工程定位于争创“优质结构杯”的首选项目，立志创精品工程。同时，通过创杯，提高所有员工团结合作精神，树立良好的质量意识和创精品工程的思想，达到“练队伍、造人才、创信誉“的目的。

本工程属于高端商务楼，工程量大，工期紧，存在交叉施工问题较多。针对以上诸多不利因素，项目部进场之际就成立了以项目经理为主，技术负责人主抓，质检员监督，各分部均有专业工长控制的质量保证体系。施工前先做好技术交底工作，主要交清设计要求和质量标准，交清工序和工序质量要求，交清通病的防治措施。施工过程中，工程质量实行目标管理，层层建立目标体系，目标分解到班组和个人，做到层层分解，层层落实，严格按程序和施工工序组织施工，坚持高标准、严要求，在任何情况下决不降低工程质量标准，不合格

第1页、共3页 洛阳龙源商务大厦创结构优质汇报资料的不验收，上道工序不合格、下道工序不施工。对检查中发现的质量问题，严格认真地及时整改，满足业主和监理的质量检查，各分项工程检验批质量验收均符合质量要求。确保市优质工程目标的实现。

由于本工程为住宅楼工程，项目部组织了各级管理人员及施工班组认真学习《河南省住宅工程质量通病控制标准》、《河南省住宅工程分户验收规则》等规范及文件，在施工过程中严格按照《河南省住宅工程质量通病控制标准》进行质量控制。

本工程剪力墙采用组合大模板施工，楼板采用木模板，钢支撑，模板主要为18mm厚双面腹膜胶合板，50×100木方，Φ48×3.5钢管刚性支撑，确保模板有足够的强度、刚度和稳定性。施工进场的钢材均有出厂合格证并及时抽样送检，未经检验或检验不合格的材料拒绝使用。

对于进入施工现场的商品砼，项目部要求及时提供出厂合格证、砼配合比报告及原材料复试报告等相关资料。浇筑过程中严格控制砼的坍落度，项目部安排专人对砼进行随机抽样检查，专业工长、施工员现场时时监督，严格控制砼的浇筑质量，并要求振捣人员严格控制振动棒的振捣时间，杜绝发生漏振、过振现象。现浇板浇筑时，根据柱筋的水平点拉线整平，并做到二次抹压与覆盖，确保楼面无干缩裂缝，并安排专人养护，实验人员按规定留置试块并及时送检，砂浆严格按配合比进行配料拌制，并做好砂浆试块的留置工作。质检员严格检查墙体的平整度、垂直度、拉结筋留置等。

工程各分部、分项工程严格按规范进行划分评定：地基与基础共 个子分部，检验批数 27 次，主体结构共 2 个子分部，检验批数 552 次。各分部、分项均合格。施工过程中注重质量保证资料的收集整理，及时见证检测，钢筋原材料送检 148 组，钢筋抽检 148 组，水泥送检 4 组，填充墙砌块送检 9 组，实体检测报告齐全，砼试块按规范取样，同强度等

第2页、共3页 洛阳龙源商务大厦创结构优质汇报资料

级试件经评定均合格，该工程质量控制资料，工程安全功能检验核查抽查记录等各项质量保证资料完整。

工程实体砼内实外光，无蜂窝、孔洞、露筋现象，几何尺寸、轴线位置准确，结构检测各项指标均份符合规范和设计要求。

恳请各位领导、各位专家留下宝贵的建议，让我们能够不断提高项目部的施工管理水平，让项目部在工程质量上有进一步的提高。

汇报到此结束，再次真诚感谢各位专家的莅临指导。谢谢！

洛阳龙源商务大厦项目部 2015年10月9日

篇3：某大厦结构设计分析

一、工程概况

本工程总建筑面积为98700m2。地上为商业和办公楼, 地下为停车库、影院、设备电气用房及附属用房。办公塔楼地上25层, 地下6层, 建筑高度为126.50m, 基础板底标高为-31.2m, 核心筒下基础筏板厚度为3m, 核心筒外基础筏板厚度为2.5m;综合商业楼地上4层, 地下6层, 建筑高度为17.7m, 基础板底标高为-31.2m, 基础筏板厚度为1.5m;纯地下车库地下6层, 基础板底标高为-31.2m, 基础筏板厚度为2.5m, 为车库兼战时物资库, 人防等级为核六级。

二、基坑支护方案

基坑周边采用1.0m厚的地下连续墙挡土兼止水, 其中基坑东侧靠近宝钢大厦, 采用了四道钢筋混凝土水平支撑。基坑北侧、西侧和南侧分别采用四道预应力锚索和两道钢筋混凝土水平支撑。立柱桩采用灌注桩, 桩径为900mm, 桩长为17.5m;基坑底面以上采用550mm×550mm的型钢格构柱。

三、结构设计过程中的主要问题

本工程基础埋置较深, 办公塔楼、综合商业楼及纯地下车库基础均处于同一基础底盘之上, 三者之间均存在较大的荷载差异。采用安全、可靠的地基基础方案及相应的结构施工处理措施, 有效控制和解决各部位的不均匀沉降, 办公塔楼基础承载力、总沉降量、不同结构单元之间基础变形协调及地基整体稳定性是本工程地基基础设计的关键。

本工程在基坑支护换撑时会传递给主体结构较大推力, 地下室设计时需采取措施降低基坑支护对主体结构的影响。

本工程办公塔楼楼板采用了压型钢板+钢梁+混凝土的组合楼盖体系, 为了减小地震力和满足建筑净高的要求, 板厚较薄, 且次梁两端为铰接, 楼板刚度与阻尼都较小, 因此由竖向振动引起的楼板舒适度需要在设计之初加以重视。

四、地基基础设计

勘察报告对本工程的地基方案建议如下:

方案一:办公塔楼、综合商业楼及纯地下车库采用天然地基方案;

方案二:办公塔楼、综合商业楼采用桩筏基础, 纯地下车库采用天然地基方案;

方案三:办公塔楼采用CFG桩复合地基, 综合商业楼及纯地下车库采用天然地基方案。

若采用方案一即天然地基方案, 勘察报告建议的地基承载力标准值为240k Pa, 根据裙房范围平均荷载折算土层厚度进行深度修正后, 地基承载力为812.5k Pa, 办公塔楼范围内 (办公塔楼框架柱外皮外扩2.5m) 的平均荷载标准值为680k Pa, 地基承载力满足要求。基础底板整体倾斜值为0.063%, 不满足《建筑地基基础设计规范》 (GB50007—2011) (简称地基规范) 要求;办公塔楼与综合商业楼之间的差异沉降也不满足地基规范要求。

由于天然地基承载力基本能满足要求, 但差异沉降较大, 不满足地基规范的要求;立柱桩与基础底板不可避免要刚接, 综合以上情况, 我方建议采用下述复合桩基方案:即在立柱桩的基础上, 在办公塔楼范围内补充调沉桩, 增大办公塔楼下地基刚度, 以此来达到控制差异沉降的目的。

本工程最终采用了上述复合桩基方案, 并在办公塔楼与综合商业楼之间设置了沉降后浇带。

五、基坑支护换撑措施

在基坑内换撑时, 为保证基坑土压力的可靠传递, 本工程采取了如下换撑措施:

1.根据计算需要, 在后浇带处布置了型钢传力件 (底板间隔2.5m、地下6层~地下4层顶板间隔4.5m、地下3层~地下2层顶板间隔10m布置) , 并在后浇带贯通主次梁处加强构造配筋;

2. 各层楼板标高处, 在外墙与连续墙之间设置楼板传力带;

3.地下3层因离外墙较近处楼板开洞较大, 为了使换撑时基坑土压力能有效地传递到内部楼板, 该层设置了斜梁。

六、结构整体计算分析

1. 结构体系

本工程办公塔楼为混合结构, 核心筒在平面上为长方形, 从基础向上一直延伸至结构屋顶, 南北向四片墙肢, 东西向两片墙肢, 平面尺寸约为29.8m×15.6m。核心筒为现浇钢筋混凝土核心筒, 具有良好的刚度并承担了大部分的侧向力, 内埋置型钢以降低边缘构件的配筋率, 提高结构的延性;无型钢处设置预埋件, 以适应钢梁施工的细部要求, 并提高核心筒的延性使之与组合结构外框相匹配。

楼板为组合楼盖体系 (压型钢板+钢梁+混凝土) , 该楼盖体系跨度大、自重小, 可用来减少框架柱、核心筒及基础的造价, 结构与机电的协调更为灵活, 从而增大了楼层净高, 而且无需支模板, 施工速度快。楼板四角大悬挑区域考虑到楼板振动对舒适度的影响, 楼板应适当加厚。

2. 结构超限情况

本工程办公塔楼结构高度为125.00m, 小于高规要求的150m, 高度满足要求。由于建筑功能布局的要求, 1、5、8、12、24层建筑局部开有洞口。综合商业楼为普通的钢筋混凝土框架结构, 由于地下室电影院大空间的要求, 地上两根柱子不能落地, 需要转换。

模型计算分析表明, 考虑偶然偏心 (平面5%的质心偏移) 后, 位移比可以满足高规小于1.4的要求, 局部楼层位移比大于1.2, 存在扭转不规则现象。

本工程由于建筑功能要求, 在个别层存在楼板凹进现象, 经计算, 平面凹进尺寸约占楼面投影尺寸的26%, 筒体周边楼板宽度大于2m, 不属于凹凸不规则。结构计算时对以上几层楼板采用弹性楼板进行分析, 且局部楼板加厚以考虑开洞影响。层刚度比、层间受剪承载力均满足高规要求, 且无斜柱、转换构件、加强层等, 故竖向抗侧力构件连续。

根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》 (建质【2010】109号) 对结构规则性的要求, 办公塔楼仅“平面”和“局部”两项不规则, 故属非超限结构。

对于一般不规则结构, 设计中采取以下措施:

(1) 对于局部楼层平面不规则, 加大相应楼层的楼板厚度, 并适当加大相应楼板配筋, 提高楼板传力的可靠性;适当加大底部楼层柱和墙的截面尺寸, 提高底部整体结构刚度;增加底部加强区配筋, 在重要部位设置钢骨, 从而大幅度提高了重要抗侧构件的延性。

(2) 对于越层柱, 设计中限制了越层层数, 加大了越层柱的截面, 构件抗震性能目标提高至中震不屈服。

3. 计算分析

本工程采用SATWE软件进行计算分析, 计算时考虑了P-Δ和扭转效应。

由于高规要求周边框架宜具有至少承担20%地震剪力的能力以保证实现双重抗侧力体系, 如果周边框架的贡献不满足要求, 将采用放大后的内力对周边框架的承载能力进行设计。

在本工程中, 12m的柱距限制了框架的刚度, 故采用型钢混凝土梁和型钢混凝土柱以提高框架的总体刚度及强度。本工程采取的方案中大部分楼层框架分担的剪力大于10%, 满足高规要求。此外, 对于框架部分分配的楼层地震剪力标准值不满足高规0.2Q0和1.5Vmax较小值的楼层, 对外框架承担的剪力进行了调整, 提高梁柱承载力。

高规规定框架-核心筒结构最大层间位移角的限值为1/800, 在考虑偶然偏心影响的地震作用下, 楼层最大水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均水平位移和层间位移的1.2倍, 不应大于该楼层平均水平位移和层间位移的1.4倍。计算结果表明, 上述均满足高规要求。

根据高规第4.3.5条, 进行了多遇地震作用下的弹性时程分析补充计算。经过计算, 对采用时程法得出的楼层剪力及弹性层间位移角计算结果的平均值与采用振型分解反应谱法的计算结果进行了比较。结果显示中上部的楼层采用时程法得出的楼层剪力平均值大于振型分解反应谱法的计算结果, 根据高规第4.3.5条第4款, 选取7组时程曲线时, 结构地震作用效应可取时程法计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。在构件承载力验算中, 根据时程分析法计算结果的平均值对振型分解反应谱法所得楼层地震剪力进行了放大。时程分析法计算结果的弹性层间位移角平均值小于1/800, 满足高规要求。

4. 构造加强

核心筒右侧布置的观光电梯, 使得楼板受力复杂, 地震作用下楼板传力不明确, 容易造成局部薄弱部位在地震作用下发生破坏, 甚至导致结构整体破坏, 对此部分进行计算分析, 并在观光电梯上、下及右侧布置楼面水平支撑, 加厚楼板, 加大楼板配筋。

七、结论

1.当地基承载力基本能满足上部结构的要求, 但差异沉降较大不满足设计要求时, 通过设置少量调沉桩来达到控制沉降的目的是可以实现的。

2. 根据基坑支护施工换撑时的工况采取了有效措施以降低基坑支护对主体结构的影响。

篇4：广州锦泽大厦结构设计

【关键词】结构设计；基础；超长地下室；塔楼

1.工程概况

锦泽大厦位于广州市萝岗科学城中心区东部，开创大道西南侧，科学大道总部经济区一期以北。项目用地面积为8131平方米，总建筑面积为29467平方米。

图1 建筑效果图

该项目功能为办公、商业等，含一栋塔楼及两层地下室。塔楼地上18层，主要功能为办公；地下2层，主要功能為商业、停车库及设备用房。建筑高度为79.50米。人防地下室设在地下二层，抗力等级为常六级、核六级，战时按二等人员掩蔽所设计。

本工程结构的设计使用年限为 50 年，结构安全等级为二级，结构重要性系数γo=1.0。抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为7度。设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。设计基本地震加速度值为0.10g，多遇地震水平地震影响系数最大值为0.08 ，反应谱特征周期Tg=0.35秒，阻尼比为0.05。基本风压值为0.5kN/m2（n=50），承载力放大系数为1.1。地面粗糙度类别为 C类。

2.基坑支护设计

根据本工程岩土工程勘察报告，场地岩土层自上而下分别为人工填土层、坡积层、风化残积层、燕山期全风化岩、强风化岩、燕山期微风化岩，无中风化层。

基坑支护的结构形式为支护桩+预应力锚索，局部地段采用土钉墙支护。基坑开挖深度4.45～8.65 m ，基坑周长约410m。预应力锚索水平向最大长度18.9 m，设计拉力320～500kN，预应力250～350kN；土钉水平向最大长度8.6m。

3.基础设计

基础起着传递结构竖向荷载到地基的作用。对于基础形式的选择，除了使结构满足地基承载力，控制基础沉降外，还要做到经济合理、施工方便。

塔楼墙柱的柱底轴力较大，约为13000～14500kN，根据岩土工程勘察报告揭露的图层分布，无法采用天然浅基础。于是桩基础成为塔楼基础设计的首选方案。人工挖孔灌注桩这种桩型及施工工艺有造价低、施工质量容易控制等优点，但施工作业面较恶劣，无法保证施工人员的安全，且广东省限制使用人工挖孔灌注桩，因此设计时放弃这种桩型，改而选择钻（冲）孔灌注桩，以微风化岩为持力层。

塔楼外的纯地下室区域柱底反力小，约为2500～5800kN，可以采用天然浅基础，以全风化岩为持力层。

场地地下水位高，因此基础需考虑水浮力，进行抗浮设计。塔楼区域结构自重能抵抗水浮力，故该区域不需要考虑水浮力的影响。纯地下室区域的结构自重不足以抵抗水浮力，需采取抗浮措施。结合纯地下室区域的基础形式，本项目采用锚杆抗浮。抗浮锚杆布置若均匀布置在底板上，受力效果最佳，然而因锚杆与底板接头多，对底板防水不利，故本项目将锚杆均集中设置于天然浅基础范围内。

4.地下室结构布置

地下室共两层，功能为停车库及设备用房，结构形式为框架。地下二层为底板（防水板），因地下水头较大，故底板厚取为600mm。地下一层采用带柱帽的无梁楼盖，使得建筑净高较大化。地下一层楼盖采用普通钢筋混凝土单向梁板楼面。地下室顶板因有施工堆载和园林覆土，荷载大，采用双向梁板体系布置。

地下室相关构件截面及混凝土强度等级分别为：首层梁截面主要为250600、250800 、400900、5001000；地下一层梁截面主要为300800 、400700、5001000；框柱截面主要为600600、700700 ；侧壁厚为400～500mm。首层、地下一层结构梁板的砼强度等级为C30；框架柱（塔楼墙柱除外）砼强度等级为C40，地下室侧壁、暗柱、扶壁柱、水池侧壁、车道侧壁砼强度等级均为C35；天然扩展基础、桩承台、底板、地梁混凝土强度等级为C35，抗渗等级P8。

本项目地下室超长（长度约为160m）且不设缝，裂缝控制是重点。通过采取相关措施解决超长混凝土的温度和收缩问题：1）设置后浇带，间距控制在40～45m，带宽800mm；2）底板和地下室顶板采用通长筋加附加筋的配筋方式；3）混凝土适量添加粉煤灰，并采用60天龄期作为地下室砼强度的设计等级，降低水灰比，严格控制砂石骨料的含泥量；4）控制混凝土的水化热，施工前计算水化热所产生的温度差，并采取可靠措施将施工阶段混凝土的内外温差控制在25 C以下；5）大面积混凝土建议采用分块跳仓浇筑，以减少施工期间的温度收缩应力，较厚构件则应分层浇筑；6）折模后及时对混凝土进行保护，避免混凝土长期日晒雨淋。

5.塔楼结构布置

塔楼的结构布置遵循体系合理、传力直接的原则，采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，标准层平面布置采用单向梁板体系。。塔楼长宽尺寸为39.85m24m，高宽比为3.29。嵌固端定在基础面。

梁截面主要为250600、300800、400650、400800等。柱截面考虑轴压比限值要求，且根据楼层高度变化，分别为800800、700700、600600等。剪力墙同样根据楼层高度变化，墙厚为250～400mm。楼板厚主要为110mm；剪力墙核心筒区域因电梯井道和设备洞口的开设导致刚度削弱，板厚提高至150mm；结构周边悬挑板的厚度取为250mm，既是受力需要，也能满足玻璃幕墙预埋件的埋设。

塔楼剪力墙核心筒虽然偏置，构造上适当的加强周边框架的刚度，特别是角部墙柱的截面刚度，以增大结构抗扭刚度。结构在在考虑偶然偏心影响的单向地震作用下，最大楼层水平位移和最大层间位移均满足广东省高规的限制要求。

墙柱原则上双向应有结构梁拉结，因建筑功能布置的要求，塔楼中低区每隔一层需设置空中花园，从而使得平面左侧有框柱无法双向拉梁，柱子在Y向跨层，计算上改变该柱的计算长度系数，配筋时要求箍筋全高加密，纵筋的搭接按通高考虑。通过这些措施，保证该跨层柱的延性要求。

6 结语

篇5：金茂大厦结构分析

作者：佚名

文章来源：本站原创

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更新时间：2009-10-9

一、高校智能化教学楼设计

新型人才的培养需要新的教育模式。现代教育重视素质教育，高等教育强调培养的人应 当是能够突破专业和职业领域限制的，具有较强适应能力的复合型人才。学生大学期间，不仅要掌握一定的专业知识，更要学会学习方法，具备从事科学研究的能力，培养学生具有强 烈的事业心和认真负责的态度。这样的大学生才具有较强的竞争力和应变能力。新的要求促进新的教学模式的产生。

２１世纪的教学模式不仅呈现高度信息化、电子化的特征，同时在教学过程上也有较大 的改变。学生获取知识不再主要依靠教师课堂讲授，而从多方面吸取“营养”，除教师外，书籍资料、信息网络、同学间交流，甚至报纸、杂志电视，都是学生获得知识的源泉。因此，２１世纪的教学场所，也不是简单地装上现代化设备就可以满足需要的。要适应新教学需要就应该提供相应的功能空间，以教学楼为例，传统的教室“一统天下”的状况应相应改变。教学楼中要拥有多种空间，以便于学生多渠道获取知识。教室、资料室和教师办公室在现代学生学习过程中地位同等重要；中庭、内街、休息角、交流区、室外平台走廊等便于人际 交流的多功能空间，不仅仅是提供休息的场所，也是学生相互交流的地方，这里有同专业不同年级的纵向交流，也有同年级不同专业的横向交流，来自不同知识体系的思想在这里撞击 产生“火花”，不少发明创造往往就来自与人的闲谈之中。

此外，以信息技术为代表的高新技术进入教学过程后，对传统教学模式的冲击也是巨大 的。多媒体教材、远程教育以及交互网络系统等有效的辅助教学手段的应用，大大地改善了传统的授课方式，２１世纪的教学楼正在向能提供多种信息传递方式的智能化教学楼方向发 展。

行为方式的改变会引起建筑功能的调整，而建筑功能的变化也必然会导致整个建筑由内 而外的变革。现代教育模式的转变和现代技术的发展使得高校教学楼建筑进入了一个崭新的时代。

(一)智能化教学楼的现代技术。

现代的教育体系中，不仅有现代的教育思想，而且有先进的技术设施配合教育。因此智 能化教学楼中除具备一般智能化建筑所应有楼宇控制系统如建筑设备自动化、办公自动化、通讯自动化以外，还应引入智能型的辅助教育设施。

１.计算机和多媒体技术在教学中的应用。

(１)教学过程中全面应用计算机是智能型教学楼的一大特点，计算机作为未来工作中的重要工具，学生在校期间要更多地熟悉其操作及性能。比较理想的条件是，教室中为每人配 备一台电脑。如日本九州工业大学情报工学部，其教室中央是座位，可以供学生听课，座位区两侧及后部，则全部是计算机桌，可供全体学生当场操作。条件不容许的学校，也可由学 生自备电脑。如澳大利亚，学生靠打工挣的钱就可以自己买一台手提电脑。因此，教室中不必再配备电脑。学生在课堂上作笔记可以直接敲入计算机。

(２)教师用多媒体辅助教学，因此要求教室为多媒体教室(图7-7-13)，其设备包括：投影仪、幻灯机、投影电视系统、录像机和影碟机。在教师的讲台上，有一台总控制器，用来 控制教室中的各设备和教室中灯光。另外，教师会自备一台便携式电脑，其中装有教案，上课时通过投影电视系统把授课内容投影到屏幕上，以便于学生反复记录。利用多媒体教室中 的各种设备，教师授课的内容可以籍影音于一体，包括幻灯片、录像带、光盘等，使课堂不再枯燥无味。

图7-7-13 多媒体教室

①幻灯机 ②控制台 ③电脑 ④投影仪 ⑤音箱

２.运用计算机网络和通讯技术改进教学。

除了多媒体教室外，网络学习也是现代学生获得知识与信息的重要渠道。智能教学楼是校园网的分站点，其网络端口延伸到每一个教室，为学生开展网络学习打开了大门。应用网 络的学习方式可以分为以下几种，如图7-7-14所示：

图7-7-14

(1)独立式(集中式)：这是最简单的，计算机相互之间是独立的，学生可以和计算机交互复习课程或作练习题。

(２)计算机互联：学生们分为小组，计算机通过网络互联，可以进行多种学习活动如合作、竞赛、交互等。

(３)广播式：利用Video ＯｎDemanｄ进行交互，实现单机对多机的操作。这种方式可以用来帮助教师与学生联络。在任何时间、任何地点，学生如果想与教师联系，交作业或问 问题，他都可以通过网络实现。而教师对学生的指导也不必受地域和时间的限制。例如，一个学生如果在晚上１１：00提一个问题，很有可能他在１１：１５就能得到答案。而这个问 题如果要等到第二天或隔几天的课堂上才能问，也许他就不去问了。

(４)局域网或广域网：学生可以通过局域网或广域网学习，如许多大学和研究机构采用万维网(WWＷ)多媒体系统学习。学生和教师可以通过网络与别人共享资源。

(５)高速网络：通过高速网络实现远程教育，既不同区域间的多媒体传输，包括有视频和语音交互操作。通过远程教育系统，一个学校的学生可以选修远在另一个城市的另一所学 校的某一门课程。在上课的时间，只要打开多媒体交互系统，就可以和主教室的学生同步上课。在主教室，授课教师也可以通过显示屏看到分教室中同学的听课情况，而且通过多媒体 交互系统分教室的同学还可以当堂向授课教师提问。远程教育可以使学生摆脱地域和学校师资的限制，更充分地利用学校的现有资源。随着校园网的进一步完善和发展，远程教育将成 为未来主要的辅助教学手段。

有些大学还利用这种技术进行国际和校际的教学交流，即让同专业同年级而来自不同学

校的一组学生同作一个课题。这些学生不必在地域上坐在一起讨论，却可以通过高速网络的多媒体交互传输系统，在同一时间坐在电脑前共同探讨课题，其效果就好象面对面的谈话一 样。

网络学习要求教室中有足够的网络端口。这种教室一般采用顶棚布线方式，用立柱或沿墙体出线。用立柱方式如图7-7-15所示，在教室中，每隔一段立一根很细的柱子，柱子并非 用来承重，而是用来引线，在柱子上安有若干电源插座及网络接口，一个区域内的几个同学可以公用一个引线柱。

图7-7-15

３.利用计算机网络技术。

技术实现教室监控和观摩系统：

教室监控和观摩系统是现代技术在教学管理中的应用。在教室中安装有电视摄像系统，通过教学楼内的局域网把教室内的教学情况传至楼中的监控中心，监控中心的若干台显示器可以同时显示出不同教室的教学情况。应用这一系统，不但方便了教学管理，而且当有外校 同行来观摩教学时，可以在监控中心观看而不会影响教室中的正常教学。

(二)现代智能型教学楼的空间变化。

传统的教学楼建筑，由于受到功能的限制，往往设计成中间走廊两边教室的长廊形式。走廊作为汇聚楼中所有人流的人流集散地，却仅仅具有交通功能。这种传统的教学楼建筑已经无法满足现代教学的要求，单一的获取知识的学习方式不能培养出全面型的人才。现代个 性化的教学，需要高效、灵活而有弹性的教学空间，以满足学生多渠道获取知识的学习方式。

智能教学楼中的教室空间有由固定的小隔间向可分割的大空间转化的趋势。

教室空间由固定封闭的小隔间改为可灵活分割的大空间，结构采用标准柱网，教室的大 小不再受固定墙体的限制。教室的层高相对比较高，以留出夹层地板和吊顶的高度。教学楼中的功能空间也随之产生变化，以教室为核心，周围兼有资料室和办公室，在不同大小的各 功能空间中，有机地穿插交流和休息空间。丰富灵活的空间布局，不仅是适应现代化个性化教学的需要，而且比起单调平直的长廊式空间来，更能够引导学生的思维向多样化发展。

以美国爱荷华州(IOWA)州立大学建筑系馆为例，该建筑共六层，供建筑系、景观系、规划系和艺术系共同使用。主体建筑平面呈平行四边形，入口处设有一廊道，廊道左边是圆形 的大报告厅，右边是圆形的下沉露天广场。沿着廊道走进主楼，你便发现自己已经置身于一个通透明亮的中庭中了。中庭纵贯主体建筑，高达五层，上用玻璃拱顶覆盖。中庭内阳光充 沛，功能丰富，包括有交通部分，由电梯和两部开敞的半圆型楼梯组成；休息餐饮；展览部分等。其中展览区布置有学生最新的作品，供各系同学观摩点评。在中庭的两侧是教室、工 作室、教师办公室和资料室。此外，在每层中庭的端部，还有一小块交流休息区。布置一些桌椅，旁边的白墙上贴着同学的作业，这里经常会有自由组合的小型研讨会。看似

随意的设 计，其实蕴涵了设计者对于现代教学过程的深刻的理解。整栋建筑以中庭为核心，联系各部分功能，而且动静分开，互不干扰。建筑师成功地在建筑中营造了浓郁的学术气氛。

(三)富于时代的建筑艺术。

智能教学楼不仅在功能上追求完美，在建筑艺术上也力求新意，高技术美学在教学建筑 中崭露头角。如剑桥大学法律系系馆是福斯特及其合伙人事务所的一部新作。在这个设计中，他用一个醒目的、部分透明的半圆柱状的形体融合于整体环境。透明的拱体从地面层飞檐 而上，代替了外墙和屋顶，直插入南部的墙体之中。阳光透过玻璃体洒满整个室内空间。建筑地上三层，地下两层。福斯特把大讲堂安排在地下，而把宽敞明亮、拥有良好视野的地上 三层用作图书资料部分。地面上的三层楼板随玻璃拱体形成退台，以促进不同楼层之间的交流。除沿南部墙体的讨论室和办公室是封闭的小间外，地面上三层全部是开敞的大空间，而 用临时隔断分割不同空间。

智能化的校园建筑代表的是一种高品质的建筑，其高品质既表现在“硬件”上，即先进 的技术设备；也表现在“软件”上，即符合现代教育宗旨的新的设计观念。值得强调的是，智能化决不是“硬件”的堆砌，而应是“软件”的更新。高技术是一种手段，一种工具，它 只有在新的设计观念的指导下，用在最适宜的地方，才能发挥出最大的效益。同时，只有加强“软件”的统领作用，才能真正在建筑设计上有一个质的飞跃。

二、常州国际金融大厦设计

常州国际金融大厦座落在沪宁线上的重要城市常州市的中心地带，总建筑面积三万三千平方米，大楼地上26层，高99.７米，地下局部２层，裙楼３层，是集金融、办公、酒店为 体的现代化综合性大楼，“雄伟的大堂、独特的外型、高度的智能化”是其突出的特点。可以这样说，国际金融大厦是目前常州地区自动化功能最完备的公用建筑。

早在大厦奠基建造之初，大厦的建造方中国银行常州分行及常州国际金融大厦有限公司 的领导与管理者们就认为该金融大厦建成之后将成为常州的一个标志性工程，它不仅应具有进行银行业务、金融交易的特殊功能，还可以为酒店和写字楼的客户提供舒适、便捷的办公 和生活环境。基于这种考虑，在规划大厦弱电系统的时候，提出了楼宇智能化管理系统的实施设想，其中包括银行业务网络、通讯自动化、消防安保、设备管理自动化等多个系统，相 关的分系统及子系统包括消防、监控防盗、出入口管理、内部对讲／监听、设备自控、停车场管理、电话通讯、音响广播、银行柜面业务等多个方面，要求楼宇管理中心对大厦内各类 的机电设备与设施集中监控与管理，采用综合布线将其有机地联系在一起，实现语音、数据、图像信息的高速传递。

有了实施设想，首先第一步完成了弱电系统的总体设计，与水电安装同步进行管路的预 埋，再分步实施，边施工边调整，最终完成了大厦的综合布线、银行业务的计算机网络和楼宇自动化，把最初的设想变成了现实。

(一)结构化布线PDS。

常州国际金融大厦是一幢现代化的多功能大楼，为了适应其业务门类多，数据传输量大，综合性强的需求，采用了美国AT&Ｔ的综合布线系统(PDS)。系统实用可靠、技术先

进，它 提供了系统内部和系统间信息交换的物理媒体，构筑了以计算机管理为中心的楼宇网络，奠定了国际金融大厦智能化建设的基础。

综合布线系统共设信息点１８75个，用以支持电话与计算机的综合应用，其余各系统分别采用各自独立的布线方式。

(１)工作区子系统。

工作区子系统提供了整个结构化布线系统与其它各系统的接口。采用的是AT&T五类模块插座，以墙上型信息插座为主，大空间部分采用地面型信息插座。在会议室等处预留了顶装 点以方便顶装投影仪的接入。

(２)水平线子系统。

水平线子系统提供从分配线架至工作区子系统的连接，采用１06１004高五类无屏蔽双绞线完成数据、语音等信号的传输，其传输速率在１00米内可达１５５Mbps，可适应包括AT M协议在内的各种高速数据传输。

(３)主干线子系统。

主干线子系统提供了建筑物中主配线架与分配线架的连接路由。采用了六芯光纤和大对 数电缆混合做为主干的方案，光纤用以满足大容量、宽频带银行业务数据的传输，大对数电缆用以满足低速办公数据及语音信号的传输。

(４)管理子系统。

分为管理整个系统的主配线架(ＭＤＦ)和管理各层的分配线架(IDＦ)。

分配线架采用墙装式的１１0PB２型配线架，设在大楼每层的弱电间内。

主配线架采用１１０DW2型配线架，设置在大厦七楼。主配线间放置两个１９”机柜，将主配线架及集线器等统统放置其中。同时，在主配线架上规划了功能区，以支持多端口路 由器、调制解调器等设备的配接，满足楼宇与外界通讯、系统内部通讯、各系统之间通讯的需要。

采用普通跳线完成话音的连接和管理，采用１１９P8ＣAT5快接式跳线完成计算机系统的连接和管理，以保证足够的灵活性。

(５)设备间子系统。

包括：网络设备、ＰＢＸ、主机系统等。这些设备均通过大对数电缆、多模光纤或双绞 线连接到主配线架上，对整个楼内的所有信息点进行管理。

(６)建筑群子系统。

通过路由方式与外界联络。实现资讯互通、资源共享。

整个综合布线系统的走线形式，垂直主干部分采用预留电缆井方式，在每层楼的弱电井 中留出专为PDＳ使用的长方形地面孔，并安装梯型金属桥架；水平线部分采用走吊顶的轻型 装配式槽形电缆桥架的方案，桥架从弱电井引向各个设有信息点的房间，再由预埋在墙内的铁管，将线路引到墙上的暗装铁盒内。

综合布线工程完成后，顺利通过了邮电管理部门的验收，分别用ＭＡPCAT-１000和Wire Scope进行导通测试和定量指标的测试，合格率为１00%。

(二)网络构筑。

由于银行业务网络的特殊性，这里暂不做具体介绍。

(三)ＢＡＳ。

大厦内的安保、消防报警、设备自控、智能照明等系统，为大厦内的办公人员提供舒适、高效、安全的工作环境。这些系统虽是传统的分立系统，但通过系统集成，大楼的管理者可以在中心控制室及各自的办公室方便地了解到各种设备的运行情况，以便作出相应的处理 决策。

１.安全防范系统。

大厦的安全防范系统由电视监控、防盗报警、紧急对讲及门禁系统组成。

监控系统通过安装在各监视现场的各类摄像机(共６８台)摄取图像信号，由中央控制室内的松下WJ-SX５０Ａ矩阵控制箱及系统键盘ＷＶ-ＣＵ５５０Ａ等设备组成的控制部分对系 统进行全面的控制。同时在四层行长室及一层警卫值班室设有副控键盘。在一、二层银行营业区专设柜员制子系统，实时记录柜员的活动。

防盗报警系统选用了安定宝４１40XMPT2防盗控制主机，该主机有９个基本接线防区，可扩充至８７个防区，支持１６个控制键盘为各子系统使用。我们在主要的出入口、重点防 护区域设置了双鉴／微波探测器、玻璃破碎探测器、紧急按钮、震动探测器等各类前端探测器，系统编程设定后，自动投入运行，一旦报警，产生自动声光报警，同时联动ＣCTV电视 监控系统，将该区域的摄像机图像自动切换到电视监控系统的电视屏幕上，同时录像。

当系统申请与上级公安机关联网后，本系统的报警信号可自动通过电话线路拨号上报“ １１０”。为了确保银行安全，我们选用了AIPHONE对讲监听系统，完成中控室与一、二层 营业柜面各柜员及金库等重点设防区域的热线双工对讲通话和中控室的监听功能。当有抢劫 等紧急情况发生时，事发现场可与安保中心主机进行直接对讲，及时报告紧急情况并获得迅速及时的救援。

在大厦的金库区，主机房等安全性、保密性较高的场所配置了集宝８000门禁系统。有

关人员必须经由安装在门入口处读卡验卡后方能进入保安区域，出门也须验卡。中心控制室 可根据具体情况，为各类身份的人员配置各类权限的卡，设置各自的开关门时间，也可预先安排假期情况。所有数据资料可打印备查。

２.消防报警。

大厦消防报警系统采用了ＥＤＷＡRDS(爱德华)公司的ＩＲＣ-３火灾自动报警、消防电话、消防广播及控制系统。该系统共设置一台主机，三台CM2Ｎ分机，各类报警探测器近８0 0点，采用中央电脑处理主机进行监测、控制及管理，具有自动巡检功能，当故障或火警发生时，消防中心主机有声光报警信号，显示窗有明确显示故障或火警位置，并可预先编制程 序自动启停相关设备。在大厦写字间、办公区均设置智能型烟感探测器，均独立编址，一方面可根据安装环境调整每个探测器的灵敏度，同时还可极大限度地消除引起误报警的因素。一旦有火警发生，可按照预设置的程序联动相关设备，如电梯迫降首层，火灾层及上、下层扬声器自动由背景音乐切换鸣响报警，切断有关非消防电源，启动排烟风机，卷帘门自动下 降。也可选用手动控制盘，在火灾报警确认后再启动联动设备。

３.设备自控。

采用了美国Honeywell公司的EXCＥL5000系列ＸＢS基本型建筑物自动化系统，总控室设置在大楼二层，图形中心PC工作站基于MicrosoftWindows操作环境，使用ＣARE图形编程软 件包完成该系统功能软件，以达预期规划。整个系统硬件组成包括：中央站(DELLPentium处理机、ＥPSOＮ打印机)、１个ＸL500控制器(１２８个通用输入、输出点)、１９个ＸL8０控 制器(１２个通用输入点、１２个通用输出点)。它们由一条Ｃ-ＢUS总线连接起来，共管理了５６２个监控点，真正实现点对点通讯。

所实现的具体功能如下：

(１)冷源。

对各冷水机组的工况监测、控制、故障诊断，可按每天预编时间程序启停各机组，有效 运行节能程序，并将单机和系统的即时及以往运行资料以及报表输出。

①机组状态监测、启停控制、故障报警、运行台数控制；

②机关隔离电动阀(蝶阀)开／关状态和控制；

③冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机的状态监测、启停控制、故障报警；

④冷冻、冷却水供、回水温度监测；

⑤冷冻水供、回水压力监测；

⑥冷冻水回水流量监测；

⑦冷冻水压差旁通控制。

(２)热源。

①热水泵状态监测、启停控制、故障报警；

②热水出水温度监测；

③蒸汽阀自动调整。

(３)变风量空气处理机。

①回风温度监测；

②过滤网阻塞报警；

③两通电动水阀调节；

④新风风门调节；

⑤风机状态监测、起停控制、故障报警；

⑥风机调速控制。

(４)给/排水系统。

水位超高低报警。

(５)变配电系统。

①两路低压进线的电压、电流、功率、功率因素、频率监测；

②变压器四台超高温报警。

(６)电梯。

十台电梯的运行状态和故障状态的监测。

设备自控系统前后经历了一年的采购、施工和调试工作，解决了诸多与其他厂商的配合、机电设备的接口等问题，以投入正常运行。

４.智能照明系统。

在现代化的大厦中，照明是环境设计的重要组成部分。采用的DYNALITE照明控制系

统使用DTK602智能管理器对大厦各区域的照明进行集中监控与管理。整个系统为分布式、网络化 控制，每个模块都具有一个独立的CPU，所以当网络中的某一模块发生故障时，整个网络照常工作。

根据大厦各区的功能不同，系统设置不同的场景。如大厦大堂主要利用自然光，ＤYNAL ITE系统可随室外自然光照的变化及时调整室内的光照，使室内灯光自动调整并保持一个最 佳照度水平。另外，银行营业区与办公区的照明控制系统主要目的是节约能源，ＤYNALITE 的楼层管理员可对照明系统预先设置多个基本工作状态，例如：当一个工作日结束时，系统 自动进入晚上工作状态，自动将办公区的灯关掉，控制无人灯情况的出现。

５.停车库管理系统。

大厦地下设有一汽车库，主要是为银行自有车辆及写字楼客户的停车服务的。在车库入 口安装了出入口管理系统，同时能完成自动收费的功能。

在车库入口刷卡记录车辆特征及入场时间，并对入库车辆计数，入口显示屏显示空车位 数量。出口时刷卡，根据停车时间计费收费，控制中心对所有出入库车辆情况进行统计及打印。

６.中央控制信息处理系统。

该系统利用多台联网的计算机组成的中央计算机管理系统，负责接收来自消防系统、安 全防范系统、设备自控系统、停车场管理系统的信息，对所接收的数据信息进行加工处理(格式、分类等)，生成对应的事件信息，并以声音、图像和动态数据的形式在工作席位上显 示出来，对故障及非正常情况能进行自动语音报警和自动电话报警。所有有关的事件信息都可以图像、表格或文字的形式进行存档以备查询。同时，该集成系统还提供系统报表和值班 日志等，从而实现集中、全面的现代化管理。

中央控制信息处理系统设备主要集中在大厦二层的总控室。充分利用已采用的子系统的 软、硬件资源，在不浪费现有资源的基础上，采用优化的配置：设中控管理席两个、值班席一个、数据服务器一台、１０Mbps交换器一台、多路通信服务器一台。留有与办公自动化、银行业务网、通信网及与外界通信的接口。系统通过硬件、软件的集成实现了技术集成、信息集成、过程和功能的集成。

常州国际金融大厦自九七年十月竣工开业至今已运行了近一年。大厦内采用的机电设备、控制设备及自动化系统为大厦提供了安全、舒适、便捷的办公环境，同时也为大厦的管理者们提供了较新的管理手段，提高了工作效率，降低了大厦的营运成本。

１.节省人力。

目前从事大厦物业管理的国际金融大厦有限公司的管理人员及技术工人(含值班人员)共 24人，大厦中心控制室内汇集所有控制系统的控制主机，中心控制室设管理员２名，值班员 ４名，全面负责日常事务。不仅降低了管理人员的费用支出，同时也大大地减轻了管理人员的工作负担。

２.节约能源。

由于采用了一系列节能措施，使得各机电设备能够按需要运行，能源得到了合理分配，据初步统计，仅变风量空调机组这部分，５６台机组原则上每天需用电９８０ＫＷ，如今平均每天实际用电只需600～７00ＫＷ，节能效果明显。

３.提高工作效率。

由于采用计算机集中管理，使得管理人员可以在总控室或自己的办公室内方便的查看各 系统运行情况，设备的各种故障信息可及时反馈，不仅避免了人为过失，提出了安全性，同时也为设备的维护和保养提供了保障。详尽的系统报表还提供了分析、决策、管理的先进手 段。

三、民用机场候机楼设计

随着我国改革开放力度的加大，走出国门闯世界、招商引资求发展已成为振兴地方经济、加快改革步伐的一大趋势。全国的省会城市、沿海经济发达地区为了和国际经济接轨，努力改善投资环境和窗口形象，在能源、交通等基础产业方面投入了大量资金。

为了缓解日益增长的民航运输量与机场基础设施及硬件建设滞后的矛盾，各地区自筹资 金大力发展民航事业，改建、扩建机场，使得民用机场的建设有了长足的发展。仅一九九七年，就有八个新建、扩建机场竣工并相继投入使用。一九九八年又有一批新建、扩建机场相 继开工。

新建、扩建机场区别与老机场一个最显著的特点就是在加强航管功能、提高航管质量和 航管水平的同时十分重视候机楼(航站楼)的建设。许多城市的候机楼都成为当地重要的人文 景点和标志性建筑。

由于机场候机楼最集中的体现了民航的整体形象和现代化的管理水平，故而在整个机场 中占有非常重要的位置。做为候机楼神经系统的弱电系统，尤其是弱电系统的总集成，其重要程度应该是不言而喻的。它既是民航管理、服务对弱电系统的要求也是现代科技发展的必 然趋势。

一般民用机场候机楼中，根据民航业务的需要及方便旅客进出港的管理，其弱电系统工 程包括下述几个子系统：

１.计算机信息管理系统；

２.结构化综合布线系统；

３.楼宇自动化系统；

４.旅客离港计算机管理系统；

５.公共广播系统(兼消防紧急广播)；

６.闭路电视监视系统；

７.LEＤ航班动态显示及值机引导系统；

８.ＣATV闭路电视(兼有航班动态显示功能)系统；

９.子母钟(包括世界钟)系统：

１０.公共查询系统；

１１.消防报警及联动系统；

１２.引导标志灯箱系统；

１３.站坪调度管理系统；

１４.电子设备供电、桥架和接地系统。

可以说，弱电系统工程是机场候机楼的核心和神经系统。一幢现代化建筑的价值不仅体 现在其宏伟的结构和精美的装饰上，更重要的还应体现在它应有一系列先进的控制技术系统作支持。通过结构化综合布线及计算机网络，把候机楼内电子设备和工艺设备从各自独立的 设备、功能和信息状态集成在一个相互联系的、统一的、协调的系统中，以实现管理集中、信息共享的智能化状态。一个现代化的机场候机楼，其运行情况的好坏，服务质量的高低主 要取决于其弱电系统，尤其是弱电系统集成的水平和质量。

现代候机楼的建设已一改过去传统的建筑模式，向着信息时代的必然产物——智能大厦 方向发展。它是现代多种高科技技术的集成和传统建筑艺术相接合的产物。它面临的是传统建筑的实用性、民航业务的特殊性、各类设施的自动化及使用功能的智能化相融合为一体的 综合性工程。它是一个涉及到传统建筑科学、信息技术科学、系统工程科学等多领域的交叉科学，涉及到计算机、通讯、自动控制、传感器、声学、光学、电子学、数据处理等多种专 业和多种软、硬件设备。而这些软、硬件设备又可能出自不同的国家、可能遵循不同的制造标准、用于不同的目的和环境。必须将这些软、硬件设备有机的融合为一体才能达到正常控 制的目的，才能使这些设备保持长期的协调工作。这就需要系统的集成。

系统的集成并不是简单的设备堆积，最新的设备不一定是最好的设备，最好的设备不一 定是最适用的设备，最新最好的设备难积在一起并非就是一个最好的系统。系统的集成，其关键在于必须解决好各系统之间的互连性和互操作性(这是一个多厂商、多协议和面向多应 用子系统的结构)；其次要解决各类设备和子系统之间众多的界面和接口，使各子系统有机的融合为一体，通过高度的协调实现预定的功能。

据有关专家调查，我国许多所谓的智能建筑开通率不高，其根本原因并不是设备选型不 好而是系统集成有问题。在工程设计和施工时不是将弱电系统作为一个整体考虑，而是将各

个子系统作为单独的系统来对待，人为的把弱电系统的设计、设备采购与施工、安装调试、维护保养、技术服务分割开采。有的业主甚至将弱电系统分解成若干子系统分别承包给不同的生产厂家或设备供应商、代理商，结果造成大量的“三不管”式的施工界面，最后整个系 统进行统调时才发现。许多设备之间没有预先留有相应的接口，造成不能相互连接、信息不能共享、开通率低下。

现在可以这样讲，没有集成的系统不是一个实用的系统，没有集成的建筑不是一个真正 意义上的智能建筑。

根据我国计划经济体制下的基本建设管理模式，每一个基本建设项目立项后，都要成立 一个相应的建设指挥部，全面负责整个基建工作。近几年来，随着地方投资积极性的提高，机场建设指挥部的人员结构也不再完全是民航系统的人员。根据投资比例的不同，有相当一 部分机场建设指挥部由地方政府抽调大批不同岗位上的管理人员组成。这些人员来自不同的岗位，具有不同的经历、经验和专业，对民航机场的建设缺乏必要的经验，对机场候机楼内 的业务流程不甚了解，尤其对发展速度快、高新技术多、专业设备繁杂的弱电系统工程，更感到心里没底。对弱电工程各子系统之间的接口和界面，对弱电系统与强电系统、土建工程、装修工程、空调工程、消防工程等各专业之间的协调和配合也颇感十分棘手。

机场建设指挥部不得不投入大量的人力、物力、去具体考察每一个系统、每一台设备、每一个供应商、每一个施工队。而这些供应商或施工队又都各自为战，各负其则，自成一统。对公共部分的接口和界面很少关心，实际施工中会造成众多的设计变更，相互扯皮或互相 干扰，不仅给施工带来很多困难，而且给系统统调带来很多麻烦。实践证明，这样的系统在使用时也存在很多问题。许多工程项目在这方面都有很深刻的教训。

即使这样，每一个机场建设指挥部的人在完成了机场建设后，都会总结出很多的经验和 教训，他们若再建设第二个机场定会有很大的进步和提高。但遗憾的是，由于传统的管理模式，在机场建成并通航后，机场建设指挥部也就完成了其相应的历史使命。另一个城市或地 区若需建机场，也要根据其投资结构和比例的不同重新组建机场建设指挥部。这些人不得不又从头开始摸索，这不能不说是传统的基本建设管理模式的一种悲剧。

民航总局在总结近几年来机场建设中民航信息系统建设的经验时曾很客观指出，民航信 息系统建设与国际水平和信息化时代对民航的要求还存在着相当大的差距，主要表现为：宏观调接力度不足，缺乏统一的建设规划和强有力的组织协调，各单位、各系统各自为政，信 息封闭和垄断，重复建设，低水平重复开发，小而全的现象突出；重硬件，轻软件，计算机应用水平低，系统互连差，整体管理水平低，基础工作薄弱；缺乏规范和科学的业务流程、统一的管理标准和技术规范；信息化观念比较落后，计算机知识不够普及，计算机专业队伍力量不足，缺乏高水平技术人才。

同时又指出：今后民航信息系统建设的指导方针是：统筹规化，分步实施，条块结合，面向应用，系统互连，信息共享，增加收入，注重效益。这就为民航信息系统的建设，为机场候机楼的建设提出了一条新的思路。为了促进与国际接轨，改观我国的窗口形象，更加符 合现代化的要求，必须提高机场候机楼建设的档次，增加弱电工程系统的集成度。

提高候机楼弱电系统的集成度，首先需要改变传统的管理模式，建立起一套全新的运作

机制；其次，需要一支专业的系统集成队伍(系统集成商)，这支队伍既要懂民航的专业系统 流程又要具有弱电工程系统集成能力和综合施工能力，以便在机场建设指挥部和设备供应商 及设计者之间架起一座桥梁。这支队伍的主要任务就是根据工程进展的不同阶段为业主提供系统优化设计、系统优化施工和系统优化运行管理服务。

目前国内的智能建筑或弱电系统集成商较多，这些专业的系统集成队伍为推动我国智能 建筑的发展做出了很大的贡献。中航机场设备有限公司就是从事机场弱电工程系统和工艺设备系统集成的专业化系统集成商。中航机场设备有限公司以其行业优势和技术经验为业主建 起一个适用的系统，并承担用户的培训中跟踪服务工作，并根据项目的进展情况为业主提供各种优化服务。

在南宁吴圩国际机场新建航站楼(候机楼)工程中，中航机场设备有限公司在其弱电系统中首次采用了总承包的模式。该项目于一九九七年十一月十八日通过由国家计委、民航总局 和广西壮族自治区联合组成的国家验收小组的验收。验收小组对弱电系统采取总承包制的做法给予了充分的中定，整个弱电系统(含十一个子系统)被评为优良，这在航站楼建设史上还 是第一次。实践证明，弱电系统工程采取总承包制是一种提高工程质量、加快工程进度、降低工程造价、简化协调关系的先进模式，是工程建设发展的必然趋势，也是进行系统集成最 重要的基础。

其实在上述民航弱电和信息系统建设中暴露的一些问题，在其他一些领域同样存在。一 九九七年国家建设部曾组织有关专家对我国目前的智能建筑的建设和运行情况进行了一次广泛的调查，在调查了众多号称３Ａ、５Ａ的所谓“智能建筑”中发现，能实现系统集成达到 甲级智能化程度的基本没有。能达到乙级智能化程度的也不多，有些干脆就是商界的一种宣传。故有关专家提出了我国智能建筑市场规范化管理的意见。在调查报告的最后指出：“建 立智能建筑物管理系统一定要采用弱电工程总包的方式，一定要采用一体化集成技术，以避免系统重复投资、独立系统在施工过程中的相互扯皮、设计方案中的互不相干、系统投入运 行后处理问题的互不衔接、信息不能互通、资源不能共享、管理不能集资源不能共享、管理不能集中等问题”。实际上等于从另一个侧面肯定了弱电系统总承包制的模式。

时代在进步，科技在发展，为了更加适应现代化的要求，改革是必然趋势，传统的基本 建设管理模式也必须改革才能满足时代的要求。智能化建筑内弱电系统采取一体化系统集成，施工采取总承包制是势在必行。新的管理机制呼唤更多的具有一定实力的系统集成商出现，担当起智能建筑规范化设计、规范化施工、规范化管理、规范化服务的重任。把我国的民用机场建设提高到一个新的水平，把我国的智能化建筑提高到一个新的水平。

四、智慧广场智能化系统设计

随着改革深化和经济发展，我国许多大中城市相继建成了一批智能建筑，取得了一定的 成效和经验，但也存在着不少问题。智慧广场作为上海市建委科技委立项的《商务楼智能系统的应用及规范化研究》科研项目，根据上海市《智能建筑设计标准》ＤBJO８-47-９５，对商务楼智能化系统进行探索。

首先根据商务楼的性质来确定系统设计方案，经过反复探讨、比较和修改，听取专家论 证会上的建议，并且与供贷商就系统产品的性能等技术问题认真商讨。最终确定了系统设计。从确定系统设计方案到最终确定系统设计过程中，不是为智能而搞智能，不应追求技术上 的

时髦，面面俱到，把系统搞得十分庞大，结果造成多花钱，设备浪费，管理繁琐，而应该考虑把实用性放在首位，同时考虑系统先进性，充分考虑信息社会的发展速度，在技术上适 度超前，使之具有开放性(系统结构上应具有兼容性和可扩充性，使系统可以随着技术的发展和更新，不断充实、提高和完善)、集散性(充分考虑各个系统分散式监视控制和系统集成 的集中式管理，达到住处共享)、经济性(充分重视系统节能，从而实现价格性能比的最优化)。其次根据建筑物实际使用情况，引进“二次装修”这一概念，先设计一个平台，然后分 期分批实施，改变以往一刀切、一次到位的不切实际做法。

智慧广场智能化系统包括信息通信、火灾自动报警与消防联动控制、建筑设备监控、公 共安全、结构化布线等子系统和楼宇综合管理系统。

(一)信息通信。

系统包括数字式程控交换机、VSAT卫星地面通信系统、共用天线电视、卫星接收系统和公共广播系统。

数字式程控交换机将数字通信技术、计算机技术集成一体，通过结构化布线系统，实现 了语音信箱、电子信箱、语音应答、可视图文、多媒体的综合通信。用户不仅可通过电话线路和光纤网络，而且还可以通过VSAT系统对外通信，实现分布区域广且通信量大的远距离语 音和数据通信，通过可视电话(具有视频压缩技术的设备)向用户显示对方图像并进行同步通话。

共用天线、卫星接收电视系统具有向建筑物内用户提供本地开路电视节目及数据住处和 自办闭路电视节目。并通过卫星电视接收系统，提供国外电视节目和数据信息。

公共广播系统在通常情况下向大楼内公共场所提供优雅悦耳的多路开路或闭路背景音乐、以及公共传呼信息，并且与紧急广播系统结合在一起，一旦发生火警就强制切换至紧急广播，指挥人们迅速撤离现场。

(二)火灾报警与消防联动控制。

报警设备包括感烟、感温探测器、火焰探测器、煤气探测器、水流开关信号、湿式报警 阀压力信号、手动报警按钮、消水栓箱识别信号等等。本工程为高度超过１00m的超高层建 筑，根据消防规范除５㎡以下的卫生间以外均应设置探测器。

地下车库内根据梁隔断的梁间区域面积设置感温探测器。变配电间、柴油发电机房内同 时设置感烟、感温探测器。商场、餐厅、办公及设备房设置感烟探测器。厨房、开水间等场所设置感温探测器。煤气表具间设置煤气探测器。公共场所及部分设备房设置手动报警按钮。每一只消火栓箱设置带地址编码的信号输出模块，便于消防控制中心迅速识别启动消火栓箱按钮确切位置。对于地下车库、商场、大空间办公室等场所设置的探测器采用带地址编码 与不带地址编码相结合的方式，从而降低报警设备工作容量，减少投资。

联动控制对象包括：消防泵、喷淋泵及其增压泵、排烟风机、正压送风机、电动阀门、电梯、电动防火卷帘门、通风空调系统、事故照明、消防广播等等设备。一旦发生火灾，启

动消防泵、喷淋泵及其增压泵，排烟机、正压送风机、火灾发生层及其相邻层的正压送风阀、消防广播、警铃、事故照明和疏散照明、关闭火灾层及其相邻层的通风空调系统电动阀门、切断照明、通风空调系统等与救灾无关设备的电源迫降电梯。通过消防广播引导、疏散人 员。设于消防电梯前室的楼层显示器和消防电话插孔，便于消防人员迅速了解火警点的具体位置并能与消防控制中心联系，将现场火灾情况迅速通知控制中心，以利作出决策。

(三)建筑设备监控。

本工程建筑面积６万多㎡，楼高１３３m，设备数量多，而且分散在各个层次，如 果采用分散管理、就地控制、监视和测量，是非常困难。为了合理利用设备，节约能源，确保设备的安全运行，就必须采用建筑设备监控系统，系统使用计算机管理系统对各分散层次 的设备进行自动控制、监视、测量。使用本系统后可大大节省能源，减轻管理人员工作强度，并且使管理人员随时了解各台设备的运行状态。

１.变配电系统监视与测量。

(１)高压柜。

进线柜失电显示，负荷开关状态信号。避雷器柜电压信号，避雷器动作计数。变压器出 线柜真空断路器的状态信号包括：速断、过流跳闸、接地预告、电流、电压等信号。

(２)变压器。

变压器工作温度信号和变压器风冷系统风机状态信号。

(３)低压柜。

各进线主开关和母联开关状态、故障信号，测量电流，电压数据，有功功率、无功功率 和功率因数数据。

(４)柴油发电机。

柴油发电机组的运行状态、故障状态，输出电流、电压、有功功率等信号。

２照明系统控制

定时关启室外泛光照明、楼层公用照明。

３.空调系统监控。

(１)冷冻机组系统

机组状态、启停、故障

冷冻机启停、运行状态、故障报警。冷冻、冷却水泵启停、运行状态、故障报警、冷却 塔风机启停运行状态、故障报警、冷水机组供回水温度、流量开关、电动阀门的状态信号。

以上工作由设在中央控制室网络控制器ＮCＵ和设于现场的直接控制器ＤＤＣ按内部预先编写的程序来控制各设备之间启停联锁。启动顺序为：冷冻水泵→冷却水泵→冷却塔风机 →冷水机组，冷却塔风机启停由冷却水供水温度控制。停止顺序：冷水机组→冷冻水泵→冷却水泵→冷却塔风机。根据冷冻水供回水温度及回水流量，从而计算出空调系统实际之冷负 荷，根据实际冷负荷来决定冷水机组开启台数，使之达到最佳工作状态，实现节约能源目的。

(２)锅炉热水系统(燃油锅炉)监控

系统包括室外地下储油罐、油泵、锅炉房内日用油箱、锅炉、热水泵等设备。系统监测 储油罐和日用油箱油位，根据油位信号启停油泵和启动锅炉，同时监视油泵、锅炉、热水泵运行状态、故障报警。

４.新风空调系统

系统监控新风空调运行状态、故障状态、启动和停止、过滤网阻塞报警、空调机回风温 度、新风机送风温度、新风温度、与温度设定值之偏差，用PIＤ控制调节回水电动阀门的开 度，使实际温度≈设定温度。

新风风门的控制，根据新风温度与设定温度的偏差用PIＤ控制新风风门的开度，达到节能效果。

空气过滤网的透气度通过压差开关来检测，当过滤网两测的压差超过设定值时控制器发 出报警信号。

系统还可招待下列连锁功能：装设在新风入口处的风门与风机连锁，当风机停止后，新 风风门关闭：电动调节阀与风机连锁，当风机停止后，电动调节阀亦同时关闭。

５.给水排水系统

排水系统：根据集水坑内液位传感器启停徘水泵。

给水系统：根据地下蓄水池和屋顶水箱内液位传感器启停生活水泵。系统同时监视排水 泵、生活水泵、变频泵、消防泵、喷淋泵的运行状态和故障状态。

６.污水处理系统

监视污水调节池的液位、风机、排水泵、污泥泵等设备的远行状态、故障状态。

(四)公共安全。

本系统主要由两部分组成：闭路电视系统和防盗报警系统。

闭路电视监视系统为保安人员提供了监视手段，在控制中心保安人员可以监视整个建筑 物内设防部位情况，从而大大提高保安效果。系统在地下车库出入口及停车区域、商场、门厅、疏散楼梯及避难层转换楼梯出口、各层电梯厅、每台客梯的轿箱、主要机房出入通道等 部位设置摄像机。

防盗报警系统在大楼重要地点和区域设防，报警装置包括报警按钮和双鉴报警器。报警 按钮分别设于地下车库收费处、各层电梯厅等部位。双鉴报警器分别设于门厅、证交所财务部门等部位。

中央控制室由主要控制设备、记录设备和显示设备组成。主控设备采用HT栈Ｎ３００微机警卫监视系统，监视点摄像机与解码器由微机系统来控制摄像机的云台和镜头的旋转变化 和聚焦，并通过矩阵切换来处理图像切换。记录设备包括24小时长延时录像机和普通录像机、１６英寸黑白和彩色画面数字图像处理器。显示设备主要由１台１９英寸黑白监视器、一 台２１英寸彩色监视器、８台１４英寸黑白监视器和一台１４英寸彩色监视器组成。

(五)结构化布线系统。

１.系统设计原则和设计目标

(１)标准化：布线系统设计必须采用成熟的国际标准或工业标准以便于维护和今后的扩充和发展。

(２)先进性：即要反映当前水平，又要具有发展潜力。

(３)灵活性：具有开放性和灵活性，一方面布线系统要能适应不同用途要求，如语音和数据传输，另一方面也能够支持不同厂家的设备。

(４)可靠性：布线系统是智能大楼信息传输中枢，因此系统必须可靠。

(５)可扩充性：布线系统根据有关资料它的使用寿命在１５年以上，在此期间内信息技术发展是突飞猛进的，因此在系统设计时，应充分考虑其本身的扩展能力，以满足将来的发 展。

(６)经济性：在满足上述原则的基础上，必须遵循“少花钱，多办事”原则，使有限的投资发挥最大的效用。建立一个完整的、高效可靠的、技术先进的、符合国际标准的结构布 线系统，以满足大楼内部以及大楼与外界大量信息高速传输的要求是设计的目标。

２.系统设计的基本内容

(１)设备间子系统。(Ｅquipment)

在交换机房内，采用配线架，连接系统公共设备如程控交换机、主机、数据网络设备、设备监控、公共安全等系统。数据通讯采用机架式配线架和S110(３００对)压接多配线架集 中安装在１９英寸主控机柜内。主控网络设备包括Ｈub、Ｍodem等，和主配线架集中放置于 机柜内，便于集中管理。数据传输的垂直主干线由此通过竖井至各层水平管理系统。Ｓ１１ 0压接式配线架具有数模化结构，可满足大容量线路管理的需求，并且具有极好的扩展性。

(２)垂直子系统。(Ｂackbone/Riser)

是整个系统主干道，将设备间总配线架(ＭＤＦ)通过光纤与各层的分线箱(ＩＤＦ)用星型的结构连接起来，这样可以支持不同的网络结构，如总线型、星型和环形等。根据数据、语音传输信息量和速率的不同采用不同线缆，如对于数据采用８芯光纤作为垂直主干线，对于语音系统采用３类线，这样经济合理满足了系统功能上的要求。

(３)管理子系统。(Admini Stration)

是水平布线与垂直布线的衔接点，设于每一层的弱电竖井内。从功能上来讲，每个管理 子系统分为数据和语音两个子系统，根据用户的要求并综合考虑后，将语音和数据二个子系统一采用S11０压接式配线架，将来根据工作区的具体功能来确定配线接口的最终标号和功 能，出线部分配线区在物理分布上不划分，便于用户因功能变化而做跳接操作。

(４)水平子系统。(Horizontal)

是指连接工作区佐处出口与管理区子系统水平分布的线缆。为了满足语音、数据、图像 信息传输的要求，水平电缆一律采用可支持１００Mbs的５类４对非屏蔽双绞线(UTP)使系统 具有更大的灵活性，一旦信息出口功能变化，只需更改跳线，即可把原语音传输链路线改为 高速数据传输链路。

(５)工作区子系统。(WorkArea)

系统包括信息插座、跳接线、终端转换等设备，为电话、传真机等提供信息出口，信息 出口采用８芯RJ45插座，既能作电话出口，又能连接电脑终端，做到一口多用，今后根据不 同用户的需求，只通过简单的跳线就可连接不同的设备。

(六)楼宇综合管理系统。

篇6：金茂大厦结构分析

天津卓越大厦主体建筑由两座高层主楼、裙楼及地下室几部分组成, 层数为53层, 标准层层高均为2.9 m, 结构主体高度为158.3 m, 结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构。工程设防烈度为7度, 设计地震分组为第一组, 设计基本地震加速度为0.15g, 场地类别Ⅲ类, 特征周期为0.52 s, 建筑物抗震设防类别为丙类。本工程采用了多个软件 (SATWE, MIDAS-Gen) 进行常规弹性计算分析, 并采用非线性版本的MIDAS-Gen, EPDA进行了Pushover和弹塑性时程分析。

2地下室及基础设计

本工程整个建筑场地范围均为两层地下室, 地下1层, 2层层高分别为5.4 m, 6.5 m。由于建筑物主体与裙房部分高度差异较大, 因此设计过程中控制各部分基础沉降差异是比较关键的因素, 同时局部裙房处的抗浮设计以及基础设计过程考虑水浮力的影响也是一个重要环节。其中主楼采用桩—筏基础形式, 选用900 mm直径的钻孔灌注桩, 有效桩长约为50.8 m, 为进一步提高桩基承载力采用桩底后压浆工艺, 单桩极限承载力标准值为11 900 kN。裙房下采用600 mm直径钻孔灌注桩, 有效桩长约为25 m, 单桩抗拔极限承载力标准值为1 600 kN, 抗压极限承载力标准值为2 500 kN, 裙房柱下设置独立承台, 各承台之间以600 mm厚隔水筏板相连。

裙房部分设计时考虑抗浮水位及历史最低水位下的不同工况组合, 按照最不利效应进行桩型选择及布桩设计。同时在设计过程中考虑长期稳定最低水位对基础设计的有利影响, 适当减少布桩数量, 提高基础设计的经济指标。

3结构弹性分析

本工程弹性计算分析分别采用空间分析程序SATWE和MIDAS-Gen独立建模。均采用整体空间结构模型, 几何模型为线、板单元, 各单元由节点相连。地面标高计算至地下室顶面, 与此边界连接的节点设为固定。楼面荷载、风荷载、地震作用等按本工程设计及国家规范进行设置。从表1, 表2各项数据的对比来看, 两软件计算的指标总体均比较吻合。

弹性时程分析分别采用两条天然地震波 (US05X&US05Y, US36X&US36Y) 和一条人工模拟波 (S755X&S755Y) 进行弹性时程分析。峰值加速度主方向为55 cm/s2, 次方向为47 cm/s2。根据图1, 图2中数据可以看出, 时程方法能够更为有效的显示结构高振型的反应, 设计过程将振型分解反应谱法的地震力适当放大, 经过计算, 其各层楼层剪力均大于时程分析法的楼层剪力指标。

4结构超限情况及设防目标

本工程根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》对结构进行检查, 首先本工程为高度超限, 以及存在有扭转不规则、楼板不连续、局部转换这三项一般规则性超限, 因此针对超限情况采取以下措施:

1) 确定相应性能目标, 通过小震、中震及大震计算, 验证构件轴压比、抗剪、抗弯承载力, 保证各项指标均符合规范要求, 确保不同构件符合相应性能指标的要求。同时通过截面设计和抗震构造措施, 保证构件承载能力。

2) 适当加大结构高宽比指标、设置一定数量的完整长墙、开洞处适当增设连接板等措施, 保证结构体系合理性。

3) 通过非线性推覆分析、大震下动力弹塑性时程分析, 验算结构层间位移角, 满足规范大震不倒的要求。

4) 在框支柱及转换梁中设置型钢, 适当提高转换构件的承载力和延性。

5静力弹塑性分析 (Pushover Analysis)

5.1 单元模型和分析方法

本工程Pushover分析采用大型通用有限元程序MIDAS-Gen, 该程序利用ATC-40 (1996年) 和FEMA-273 (1997年) 中提供的能力谱法 (Capacity Spectrum Method, CSM) 评价结构的耐震性能, 计算模型使用的单元类型有三维梁—柱单元 (3-dimensional beam-column element) 、三维墙单元 (3-dimensional wall element) 。Pushover分析过程在各框架梁及连梁的梁端设置了弯矩铰 (MyMz) , 在钢筋混凝土墙中及框架柱端部均设置了PMM铰, 并按照ATC-40所建议的方法分别定义了各铰的性能骨架曲线。本工程中对X, Y两个方向分别进行了Pushover分析。注意到结构分别沿X向, Y向的第一、二振型的振型参与质量成分很大, 而且结构沿竖向分布均匀, 因此, 我们在进行Pushover分析时, 采用的是振型进行侧推的水平目标位移的位移控制法。

5.2 分析结果

图3, 图4分别为结构在沿X方向, Y方向罕遇地震作用下Pushover能力曲线及地震需求谱线共同绘制在同一坐标系 (ADRS) 下的分析结果。该罕遇地震性能控制点所对应的结构状态反映了结构在7度罕遇地震下的工作状态。现考察对应时刻的结构状态如下:

X向、Y向加载罕遇地震性能控制点所对应的结构顶点位移分别为0.723 5 m, 0.638 0 m, 此时结构基底剪力分别为60 900 kN, 81 810 kN。X向最大层间位移角出现在第31层, 为1/167, Y向最大层间位移角出现在33层, 为1/190, 均小于规范规定的层间位移角限值。

考察结构的出铰顺序和部位如下:X方向当结构顶点位移在0.103 m (约相当于小震水平) 之前, 除了中间层极少数中筒处连梁产生塑性铰外, 整个结构基本保持弹性。当结构顶点位移在0.291 m (约相当于中震水平) 时, 在底部墙体及上部个别墙体出现了少量塑性铰, 在中筒连梁及其外圈的剪力墙的连梁处也出现部分塑性铰。随着侧推的继续, 剪力墙塑性铰出铰的区域逐渐向整个结构蔓延, 梁塑性铰的数量也逐渐增多。当达到罕遇地震性能控制点时, 剪力墙上出现了一定数量的塑性铰, 平面位置主要集中在两侧外墙及中筒处, 平面两端山墙上塑性铰集中在底部, 上部也出现少许, 中筒处塑性铰主要出现在结构底部, 其中少部分墙体的出铰程度已经比较深;梁的塑性铰几乎遍布整个结构, 除中筒连梁外其他出铰连梁大多处于B-IO阶段。Y方向情况与X方向基本相同。

6弹塑性动力时程分析

采用EPDA弹塑性动力分析程序对本工程进行了非线性动力时程分析。采用两条天然地震波 (US64X&US64Y, US78X&US78Y) 和一条人工模拟波 (L760X&L760Y) 进行弹性时程分析。峰值加速度主方向为310 cm/s2, 次方向为264 cm/s2。通过分析三条波作用下塑性铰的分布, 可以看出塑性铰最先在连梁部位出现, 然后是底部剪力墙出现塑性铰, 墙铰和梁铰主要分布在底部和顶部, 最后有一定数量的梁、柱及剪力墙连梁均出现了塑性铰。

总体来看, 剪力墙底部外围墙肢出现塑性铰时间较早, 比例较高, 其分析规律也与静力弹塑性结果一致, 可以在相应部位采取适当加强措施以保证大震下安全性的要求。

7结语

超限高层应首先根据自身情况确定不同部位的相应性能目标, 通过小震、中震及大震下的计算分析得出结构在不同阶段的反应, 分析塑性铰出现规律和罕遇地震性能点时刻的状态, 采取相应措施保证建筑物达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的要求。

参考文献

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