IntroductionofGuangzhouWestTowerStructureDesign廣州州珠珠江江新新城城西西塔塔結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計簡簡介介方小小丹丹工程程概概況況廣州州珠珠江江新新城城西西塔塔項項目目位位于于珠珠江江新新城城，，在在廣廣州州新新城城市市中中軸軸線線西西側(cè)側(cè)，，與與廣廣州州新新電電塔塔隔隔江江相相望望。。項項目目占占地地31,085m2，總總建建筑筑面面積積約約為為448,736m2。其其中中，，地地下下室室4層，，為為商商場場，，停停車車場場，，機機電電設(shè)設(shè)備備間間，，地地下下4層板板面面標(biāo)標(biāo)高高－－19.1米；；主主塔塔樓樓地地面面以以上上103層，，高高432米，，73層以以下下為為寫寫字字樓樓及及酒酒店店服服務(wù)務(wù)樓樓層層，，層層高高4.5米，，以以上上為為高高級級酒酒店店客客房房，，層層高高3.375米;主塔塔樓樓建建筑筑面面積積約約250000m2。工程程于于2005年12月26日動動工工，，先先進(jìn)進(jìn)行行基基坑坑支支護(hù)護(hù)及及土土石石方方工工程程；；2006年9月完完成成施施工工圖圖設(shè)設(shè)計計，，2008年底底主主體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)封封頂頂，，2010年底底竣竣工工交交付付使使用用。。工程程概概況況工程程概概況況圖3辦公公標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)層層平平面面（（23層））辦公公標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)層層平平面面（（23層））工程程概概況況圖3辦公公標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)層層平平面面（（23層））酒店店客客房房標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)層層平平面面（（78層））工程程概概況況項目目發(fā)發(fā)展展商商：：廣廣州州越越秀秀城城建建國國際際金金融融中中心心有有限限公公司司設(shè)計計團團隊隊:WEA-ARUP華南南理理工工大大學(xué)學(xué)建建筑筑設(shè)設(shè)計計研研究究院院聯(lián)聯(lián)合合體體施工工圖圖審審查查及及顧顧問問總總承承包包：：廣廣州州市市設(shè)設(shè)計計院院結(jié)構(gòu)構(gòu)專專業(yè)業(yè)顧顧問問：：廣廣州州容容柏柏生生建建筑筑工工程程設(shè)設(shè)計計事事務(wù)務(wù)所所施工工總總承承包包：：中中國國建建筑筑總總公公司司－－廣廣州州建建筑筑集集團團聯(lián)聯(lián)合合體體鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)制制作作：：滬滬寧寧鋼鋼機機、、精精工工鋼鋼構(gòu)構(gòu)風(fēng)洞洞試試驗驗單單位位：：汕汕頭頭大大學(xué)學(xué)風(fēng)風(fēng)洞洞試試驗驗室室，，美美國國cpp風(fēng)洞洞試試驗驗室室節(jié)點點試試驗驗單單位位：：華華南南理理工工大大學(xué)學(xué)土土木木工工程程系系振動動臺臺試試驗驗單單位位：：中中國國建建筑筑科科學(xué)學(xué)研研究究院院，，同同濟濟大大學(xué)學(xué)風(fēng)環(huán)環(huán)境境評評估估單單位位:廣東東省省氣氣象象局局。。結(jié)構(gòu)構(gòu)體體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)分分析析12振動動臺臺試試驗驗3設(shè)計計難難點點及及解解決決方方案案41、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體系系/抗側(cè)側(cè)力力結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體系系1.1、抗抗側(cè)側(cè)力力結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體系系采用用巨型型鋼鋼管管混混凝凝土土柱柱斜斜交交網(wǎng)網(wǎng)格格外外筒筒+鋼筋筋混混凝凝土土內(nèi)內(nèi)筒筒的的筒筒中中筒筒體體系系。69層以以上上，，由由于于建建筑筑使使用用功功能能的的需需要要，，取取消消了了核核心心筒筒的的內(nèi)內(nèi)墻墻，，僅僅保保留留部部分分核核心心筒筒外外墻墻并并向向內(nèi)內(nèi)傾傾斜斜，，電電梯梯井井道道移移至至核核心心筒筒外外，，形形成成巨巨型型鋼鋼管管混混凝凝土土柱柱斜斜交交網(wǎng)網(wǎng)格格外外筒筒+剪力力墻墻結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體系系。。水水平平荷荷載載（（包包括括風(fēng)風(fēng)荷荷載載和和地地震震作作用用））產(chǎn)產(chǎn)生生的的傾傾覆覆力力矩矩大大部部份份由由斜斜交交網(wǎng)網(wǎng)格格柱柱外外筒筒斜斜柱柱的的軸軸力力承承擔(dān)擔(dān)，，基基底底剪剪力力大大部部份份由由鋼鋼筋筋混混凝凝土土內(nèi)內(nèi)筒筒承承擔(dān)擔(dān)。。1、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體系系/抗側(cè)側(cè)力力結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)體體系系廣州州西西塔塔修修長長挺挺拔拔，，高高寬寬比比達(dá)達(dá)6.5，平平面面為為類類三三角角形形，，外外周周邊邊由由六六段段曲曲率率不不同同的的圓圓弧弧構(gòu)構(gòu)成成；；立立面面由由首首層層至至31層外外凸凸，，31層至103層內(nèi)收，，剖面外外輪廓也也呈弧線線。西塔塔外周邊邊共30根鋼管混混凝土斜斜柱于空空間相貫貫，節(jié)點點層間距距離27m；73層以下每每節(jié)點層層間分6層，層高高4.5m；其余分分8層，層高高3.375m。1、結(jié)構(gòu)體體系/抗側(cè)力結(jié)結(jié)構(gòu)體系系廣州西塔塔斜交網(wǎng)網(wǎng)格外筒筒的組成成包括：：①、豎豎向構(gòu)件件——以一定角角度相交交的斜柱柱；②、、水平構(gòu)構(gòu)件——沿外周邊邊布置、、連接網(wǎng)網(wǎng)格節(jié)點點的環(huán)梁梁及沿外外周邊布布置、支支承于斜斜柱的樓樓面梁。。斜交網(wǎng)網(wǎng)格筒體體的幾何何構(gòu)成決決定了它它抵抗水水平力的的獨特優(yōu)優(yōu)點，側(cè)側(cè)向剛度度和扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剛度也也遠(yuǎn)優(yōu)于于框筒，，但豎向向剛度比比框筒稍稍差。水水平力由由斜柱的的軸向力力平衡，，傾覆力力矩引起起的豎向向力也由由交于節(jié)節(jié)點的斜斜柱的軸軸力平衡衡。1、結(jié)構(gòu)體體系/抗側(cè)力結(jié)結(jié)構(gòu)體系系斜柱中彎彎矩產(chǎn)生生的原因因：一是是節(jié)間的的豎向荷荷載，并并與斜柱柱的交角角和層高高相關(guān)；；二是網(wǎng)網(wǎng)格節(jié)點點的水平平位移，，相鄰層層間節(jié)點點水平位位移差越越大，斜斜柱的柱柱端彎矩矩越大。。網(wǎng)格節(jié)節(jié)點水平平位移的的大小除除取決于于斜柱軸軸力、平平面內(nèi)的的交角和和平面外外的折角角外，還還取決于于網(wǎng)格筒筒環(huán)梁、、內(nèi)外筒筒間的拉拉梁和樓樓板的軸軸向剛度度。節(jié)點點的水平平約束越越強，斜斜柱截面面的剪力力和彎矩矩越小，，同時，，結(jié)構(gòu)的的豎向剛剛度越大大。1、結(jié)構(gòu)體體系/抗側(cè)力結(jié)結(jié)構(gòu)體系系計算分析析表明，，西塔的的層高不不大，斜斜柱的交交角也不不大，由由13.63゜～34.09゜，自重重引起的的彎矩也也不大；；對各節(jié)節(jié)點層施施加了體體外預(yù)應(yīng)應(yīng)力，阻阻止了豎豎向荷載載作用下下網(wǎng)格節(jié)節(jié)點的向向外水平平位移，，大大減減少了斜斜柱的柱柱端彎矩矩和剪力力，提高高了結(jié)構(gòu)構(gòu)的豎向向剛度。。不論是是豎向還還是水平平荷載，，斜柱的的主要內(nèi)內(nèi)力是軸軸力，剪剪力和彎彎矩均很很小。1、結(jié)構(gòu)體體系/抗側(cè)力結(jié)結(jié)構(gòu)體系系鋼管混凝凝土柱軸軸向剛度度大，承承載力高高，延性性好，以以軸力的的形式來來抵抗風(fēng)風(fēng)荷載和和地震作作用產(chǎn)生生的水平平力和傾傾覆力矩矩，正好好發(fā)揮了了鋼管混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)優(yōu)勢，十十分高效效。此外外，由于于斜柱底底端彎矩矩、扭矩矩很小，，即使釋釋放支座座處X、Y、Z三個方向向的轉(zhuǎn)角角約束，，結(jié)構(gòu)自自振頻率率的變化化甚微，，即斜柱柱支座剛剛接或鉸鉸接對結(jié)結(jié)構(gòu)的側(cè)側(cè)向剛度度和構(gòu)件件內(nèi)力的的影響很很小，這這就可以以簡化支支座的設(shè)設(shè)計和構(gòu)構(gòu)造。1、結(jié)構(gòu)體體系/抗側(cè)力結(jié)結(jié)構(gòu)體系系鋼管混凝凝土外筒筒斜柱斷斷面尺寸寸：從基底開開始，鋼鋼管直徑徑1800mm，壁厚35mm，每一個個節(jié)點層層直徑縮縮小50mm或100mm，至頂層層鋼管直直徑700mm，壁厚20mm。核心筒外外墻厚：：地下室1100mm，出地面面1000mm，沿高度度方向逐逐漸減薄薄至酒店店層下層層500mm；酒店層層以上4層350mm，其余300mm；核心筒內(nèi)內(nèi)墻厚：：500mm。1、結(jié)構(gòu)體體系/樓蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)體系1.2、樓蓋結(jié)結(jié)構(gòu)體系系首層以下下及核心心筒內(nèi)采采用鋼筋筋混凝土土梁板，，板厚130～200mm。內(nèi)外筒筒之間采采用鋼－－混凝土土組合樓樓蓋，梁梁跨度約約8～15m，工字鋼鋼梁高一一般為450mm，跨度較較大處加加高至600mm；辦公樓樓層板厚厚一般為為110mm，酒店樓樓層板厚厚一般為為130mm，板跨度度較大處處局部加加厚。1、結(jié)構(gòu)體體系/基礎(chǔ)1.3、基礎(chǔ)主塔樓位位置基礎(chǔ)礎(chǔ)底板已已到達(dá)中中微風(fēng)化化泥質(zhì)粉粉砂巖層層。考慮慮到部分分柱位下下巖石裂裂隙較發(fā)發(fā)育，采采用人工工挖孔樁樁（墩））基礎(chǔ)，，持力層層均為微微風(fēng)化粉粉砂巖或或礫巖，，設(shè)計要要求巖樣樣天然濕濕度單軸軸抗壓強強度不小小于13MPa。樁徑3200~4800mm，樁長約約6~13m。單樁豎豎向承載載力特征征值為110000kN~247000kN。部分樁樁有抗拔拔要求，，單樁抗抗拔承載載力特征征值為5000kN~15000kN。主塔樓位位置基礎(chǔ)礎(chǔ)底板厚厚2.5m。1、結(jié)構(gòu)體體系/基礎(chǔ)1、結(jié)構(gòu)體體系/主要結(jié)構(gòu)構(gòu)用料1.4、主要結(jié)結(jié)構(gòu)用料料鋼材：Q345B－除節(jié)點點外的外外筒鋼管管混凝土土斜柱，，樓蓋鋼鋼梁及其其他鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件Q345GJC－節(jié)點部部分的鋼鋼管、橢橢圓拉板板及加強強環(huán)板1860級高強低低松弛鋼鋼絞線－－節(jié)點層層體外預(yù)預(yù)應(yīng)力索索1、結(jié)構(gòu)體體系/主要結(jié)構(gòu)構(gòu)用料1.4、主要結(jié)結(jié)構(gòu)用料料混凝土：：C50－樁及基基礎(chǔ)底板板C80~C50－核心筒筒及剪力力墻C70~C60－外筒鋼鋼管混凝凝土斜柱柱C90~C60－外筒鋼鋼管混凝凝土斜柱柱節(jié)點C40~C35－樓板結(jié)構(gòu)體系系結(jié)構(gòu)分析析21振動臺試試驗3設(shè)計難點點及解決決方案42、結(jié)構(gòu)分分析/分析模型型2.1、分析軟軟件ETABSANSYSSAP20002.2、分析模模型鋼管混凝凝土斜交交網(wǎng)格外外筒－空空間桿單單元由于實際際節(jié)點尺尺寸較大大，一般般節(jié)點高高度有8～15m高，而在在結(jié)構(gòu)整整體計算算中，節(jié)節(jié)點一般般也簡化化為桿件件的連接接點，故故在結(jié)構(gòu)構(gòu)整體計計算中如如何模擬擬節(jié)點是是非常重重要的。。本節(jié)對對節(jié)點分分別采用用實體單單元（圖圖1）和桿單單元（圖圖2）進(jìn)行模模擬，在在相同的的力和位位移邊界界條件下下通過比比較位移移可以判判明結(jié)構(gòu)構(gòu)整體計計算的模模型能否否模擬實實際節(jié)點點的剛度度。2、結(jié)構(gòu)分分析/分析模型型2、結(jié)構(gòu)分分析/分析模型型實體模型型和桿件件模型計計算位移移比較豎向位移移徑徑向向位移環(huán)環(huán)向位位移實體模型型0.5081.7731.029桿件模型型0.542.0661.443兩者比值值1.061.171.40可以看出出，實際際節(jié)點模模型的豎豎向和徑徑向位移移相比桿桿件模型型的位移移略小，，節(jié)點剛剛度略大大。2、結(jié)構(gòu)分分析/分析模型型在節(jié)點處處雖然兩兩根鋼管管柱相貫貫，總截截面面積積減少，，但由于于節(jié)點區(qū)區(qū)壁厚增增加且增增加了橢橢圓拉板板，節(jié)點點實際剛剛度比兩兩根鋼管管柱剛度度之和還還略大。。而對于于環(huán)向位位移,兩者差異異較大，，但考慮慮到實際際桿件相相交處近近乎圓形形，基本本軸對稱稱，環(huán)向向位移較較小，對對結(jié)構(gòu)整整體內(nèi)力力的影響響非常小小，故斜斜交網(wǎng)格格外筒按按桿系進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)整體分分析的結(jié)結(jié)果是可可以接受受的。2、結(jié)構(gòu)分分析/分析模型型外框鋼管管柱中混混凝土的的軸向剛剛度除了以上上的節(jié)點點剛度分分析之外外，必須須保證鋼鋼管柱中中混凝土土沒有承承受拉力力，或在在拉力下下不發(fā)生生開裂，，這樣才才可以合合理地假假定外筒筒柱可采采用其彈彈性剛度度。在豎向荷荷載、風(fēng)風(fēng)荷載和和地震作作用的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組合合下，90層以下鋼鋼管混凝凝土柱沒沒有出現(xiàn)現(xiàn)拉力；；90層以上上，外外框柱柱雖然然出現(xiàn)現(xiàn)拉力力，但但拉應(yīng)應(yīng)變小小于混混凝土土的軸軸心抗抗拉強強度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值下的的拉應(yīng)應(yīng)變，，能確確保不不引起起混凝凝土的的開裂裂。2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析模模型鋼筋混混凝土土樓板板－殼殼單元元核心筒筒中的的樓板板為剛剛性板板。核心筒筒外的的樓板板為彈彈性板板－剛剛度折折減（（0,0.25,0.5)鋼筋混混凝土土內(nèi)筒筒－殼殼單元元樓蓋鋼鋼梁－－梁單單元連梁剛剛度折折減系系數(shù)為為0.8計算嵌嵌固部部位－－地下下4層（底底板頂頂面））2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析模模型結(jié)構(gòu)分分析主主要輸輸入?yún)?shù)樓層層層數(shù)：：108層（包包括地地下室室）風(fēng)荷載載：100年重現(xiàn)現(xiàn)期基基本風(fēng)風(fēng)壓0.6kPa地震作作用：：單向向/偶然偏偏心(±5%)/雙向地震作作用計計算：：振型型分解解反應(yīng)應(yīng)譜法法/彈性時時程分分析/動力彈彈塑性性分析析地震作作用方方向：：結(jié)構(gòu)構(gòu)平動動基本本周期期方向向及平平行/垂直于于三角角形各各邊地震作作用振振型組組合數(shù)數(shù)：30地震效效應(yīng)計計算方方法：：考慮慮扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)耦連連CQC法周期折折減系系數(shù)：：0.852、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析模模型活荷載載折減減：按按規(guī)范范折減減自重調(diào)調(diào)整系系數(shù)：：1.0樓板假假定：：核核心筒筒內(nèi)板板為剛剛性板板，筒筒外樓樓板為為彈性性樓板板小震和和中震震結(jié)構(gòu)構(gòu)阻尼尼比：：0.04大震結(jié)結(jié)構(gòu)阻阻尼比比：0.05重力二二階效效應(yīng)(P-Δ效應(yīng))：考慮慮樓層水水平地地震剪剪力調(diào)調(diào)整：：考考慮慮樓層框框架總總剪力力調(diào)整整：考考慮2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析模模型結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計預(yù)預(yù)期目目標(biāo)結(jié)構(gòu)耐耐久性性：設(shè)設(shè)計使使用年年限100年。正常使使用狀狀態(tài)結(jié)構(gòu)、、構(gòu)件件有必必要的的剛度度；室內(nèi)混混凝土土構(gòu)件件的裂裂縫寬寬度≤≤0.3mm；重現(xiàn)期期10年的風(fēng)風(fēng)荷載載作用用下，，建筑筑物頂頂點加加速度度≤0.2m/s2。承載力力及位位移極極限狀狀態(tài)重現(xiàn)期期100年風(fēng)荷荷載、、小震震作用用下，，結(jié)構(gòu)構(gòu)彈性性；中震作作用下下，結(jié)結(jié)構(gòu)基基本彈彈性；；大震作作用下下，結(jié)結(jié)構(gòu)不不倒塌塌，可可修復(fù)復(fù)。2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果2.3、分析析結(jié)果果周期及及質(zhì)量量參與與系數(shù)數(shù)92.0091.3490.920.550.690.290.43031591.4590.6590.642.110.230.170.54271489.3490.4290.460.350.781.010.55401388.9989.6489.450.011.190.950.57091288.9888.4588.500.072.031.500.71901188.9186.4287.000.011.341.970.73811088.9085.0885.034.560.040.000.7665984.3385.0385.030.185.002.601.1553884.1680.0482.420.062.635.031.1773784.0977.4177.3910.410.140.001.2132673.6877.2777.390.0110.567.542.1682573.6666.7169.850.017.5910.482.1973473.6559.1259.3773.590.010.002.762630.0559.1159.370.001.8057.507.509120.0557.311.870.0057.311.877.57201SumRZ(%)SumUY(%)SumUX(%)RZ(%)UY(%)UX(%)Period(s)Mode2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果層間位位移角角2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果水平位位移2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果基底反反力3828718.55G(KN)總重量1.861.861.86Q0/G(%)711887118871188基底剪力Q0(KN)19.419.419.4基底彎矩M0(GN-m)風(fēng)荷載作用WYR100CWYR100BWYR100A項目3828718.55G(KN)總重量1.471.48Q0/G(%)5646456525基底剪力Q0(KN)12.612.5基底彎矩M0(GN-m)地震作用SPECYSPECX項目混凝土土內(nèi)筒筒承擔(dān)擔(dān)的豎豎向荷荷載約約占總總重的的57％；鋼鋼管混混凝土土斜交交網(wǎng)格格外筒筒承擔(dān)擔(dān)的豎豎向荷荷載約約占總總重的的43％。內(nèi)內(nèi)筒承承擔(dān)的的基底底剪力力約占占總剪剪力的的61%，而外外筒承承擔(dān)約約39%；內(nèi)筒筒承擔(dān)擔(dān)的傾傾覆力力矩約約占總總傾覆覆力矩矩的39%，外筒筒約占占61%。2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果豎向荷荷載作作用下下核心心筒彈彈性變變形圖圖2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果豎向荷荷載作作用下下外筒筒彈性性變形形圖2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果風(fēng)荷載載作用用下側(cè)側(cè)向變變形圖圖2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果風(fēng)荷載載作用用下外外筒斜斜交網(wǎng)網(wǎng)格柱柱軸力力分布布圖2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果結(jié)構(gòu)前前三階階振型型圖2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果溫度效效應(yīng)分分析結(jié)構(gòu)合合攏溫溫度范范圍約約為10-35℃。由于于使用用期間間西塔塔的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件都都處于于室內(nèi)內(nèi)環(huán)境境，有有空調(diào)調(diào)控制制溫度度，一一般在在20℃℃-28℃℃左右，，因此此，所所有內(nèi)內(nèi)部構(gòu)構(gòu)件只只需考考慮±10℃的溫度度變化化。把把溫度度荷載載施加加于ETABS三維模模型上上進(jìn)行行分析析，可可得構(gòu)構(gòu)件軸軸力最最大內(nèi)內(nèi)力設(shè)設(shè)計值值增加加的百百分比比分別別為：：外框框柱約約1.1％、樓樓面環(huán)環(huán)梁約約2.2％、樓樓面拉拉梁約約3.8％，都都可忽忽略不不計。。2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果徐變分分析圖9內(nèi)筒的的豎向向壓縮縮量(一年后后)2、結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析/分析結(jié)結(jié)果徐變分分析圖9內(nèi)筒的的豎向向壓縮縮量(一年后后)結(jié)構(gòu)體體系結(jié)構(gòu)分分析32振動臺臺試驗驗1設(shè)計難難點及及解決決方案案43、振動動臺試試驗2007年2月14日在中中國建建筑科科學(xué)研研究院院振動動臺實實驗室室進(jìn)行行了西西塔結(jié)結(jié)構(gòu)模模擬地地震振振動臺臺試驗驗.模型幾幾何比比尺1/50,滿足動動力和和重力力相似似關(guān)系系.試驗表表明,結(jié)構(gòu)模模型在在7度罕遇遇地震震作用用后仍仍可保保持彈彈性.3、振動動臺試試驗在振動動臺試試驗過過程中中，結(jié)結(jié)構(gòu)在在各工工況地地震作作用下下，振振動形形態(tài)基基本為為平動動，結(jié)結(jié)構(gòu)整整體基基本無無扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)效應(yīng)應(yīng)。模型在在經(jīng)歷歷了7度小震震、7度中震震、7度罕遇遇地震震作用用后，，自振振特性性有微微小變變化，，結(jié)構(gòu)構(gòu)基本本處于于彈性性狀態(tài)態(tài)。模型在在經(jīng)歷歷了8度罕遇遇地震震作用用后,自振特特性又又有微微小變變化，，核心心筒剪剪力墻墻未見見明顯顯裂縫縫，外外圍銅銅管混混凝土土構(gòu)件件未見見明顯顯屈服服，說說明模模型結(jié)結(jié)構(gòu)稍稍有損損傷，，模型型最大大層間間位移移角為為1/133。試驗說說明，，原型型結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計在8度罕遇遇地震震作用用下滿滿足規(guī)規(guī)范要要求。。結(jié)構(gòu)體體系結(jié)構(gòu)分分析42振動臺試驗驗3設(shè)計難點及及解決方案案14、設(shè)計難點點及解決方方案4.1、樓層平面內(nèi)內(nèi)拉力問題題西塔建筑造造型獨特，，由鋼管混混凝土柱組組成的斜交交網(wǎng)絡(luò)外框框筒分為16個節(jié)，每個個節(jié)27M，鋼管混凝凝土柱在每每個節(jié)間為為直線段，，相鄰節(jié)段段的柱于節(jié)節(jié)點層形成成一個折點點，并于節(jié)節(jié)點層平面面內(nèi)產(chǎn)生向向外的推力力，如下圖圖所示,從而在樓層層梁板中產(chǎn)產(chǎn)生了拉力力。抵抗該該拉力是本本工程設(shè)計計中的技術(shù)術(shù)難點之一一。4、設(shè)計難點點及解決方方案通過分析可可知，由外外筒斜柱豎豎向力傳遞遞轉(zhuǎn)折而產(chǎn)產(chǎn)生的向外外的推力可可由鋼管混混凝土柱本本身的剪力力、外環(huán)梁梁的拉力、、連接柱與與核心筒的的拉梁及樓樓板的拉力力來平衡。。一般說來，，鋼管混凝凝土柱的優(yōu)優(yōu)勢在于承承受軸向力力，過大的的剪力和彎彎矩會降低低鋼管混凝凝土柱的承承載能力；；而鋼筋混混凝土樓板板則有裂縫縫寬度的限限制。因此此，本工程程采取了外外框筒環(huán)梁梁+拉梁+核心筒內(nèi)閉閉合環(huán)梁構(gòu)構(gòu)成的獨立立的平面內(nèi)內(nèi)抗拉體系系，如下圖圖所示。4、設(shè)計難點點及解決方方案4、設(shè)計難點點及解決方方案4.2、外框筒斜柱柱相貫節(jié)點點問題本工程的第第二個主要要技術(shù)難點點是組成斜斜交網(wǎng)格外外框筒的鋼鋼管混凝土土柱“X”形相貫節(jié)點點。建筑師師要求兩根根鋼管混凝凝土柱空間間相貫。在在柱軸線交交點處截面面面積最小小，所受軸軸力最大。。因此,必須設(shè)計一一個特殊節(jié)節(jié)點以滿足足既不加大大節(jié)點的截截面尺寸，，又能滿足足承受更大大內(nèi)力的要要求。4、設(shè)計難點點及解決方方案我們研究設(shè)設(shè)計了一個個新型節(jié)點點，利用豎豎向放置的的橢圓形拉拉板連接四四根相貫的的鋼管，節(jié)節(jié)點區(qū)內(nèi)鋼鋼管壁適當(dāng)當(dāng)加厚，細(xì)細(xì)腰處設(shè)置置水平加強強環(huán)。(如圖所示)。該節(jié)點形形式簡潔，，受力明確確，方便管管內(nèi)混凝土土的澆灌。。目前已完完成兩個階階段的試驗驗，試驗證證明該節(jié)點點承載力及及剛度均能能滿足要求求。4、設(shè)計難點點及解決方方案節(jié)點模型4、設(shè)計難點點及解決方方案節(jié)點局部4、設(shè)計難點點及解決方方案彈性階段鋼管環(huán)向應(yīng)應(yīng)力鋼鋼管豎豎向應(yīng)力4、設(shè)計難點點及解決方方案彈性階段橢圓拉板橫橫向應(yīng)力橢橢圓拉拉板豎向應(yīng)應(yīng)力4、設(shè)計難點點及解決方方案彈塑性階段段鋼管環(huán)向應(yīng)應(yīng)力鋼鋼管管豎向應(yīng)力力4、設(shè)計難點點及解決方方案彈塑性階段段橢圓拉板橫橫向應(yīng)力橢橢圓拉拉板豎向應(yīng)應(yīng)力4、設(shè)計難點點及解決方方案彈塑性階段段外加強鋼環(huán)環(huán)板環(huán)向應(yīng)應(yīng)力外外加強強鋼環(huán)板環(huán)環(huán)向應(yīng)力4、設(shè)計難點點及解決方方案B1試件（20度）承載力力－位移曲曲線4、設(shè)計難點點及解決方方案B3試件（35度）承載力力－位移曲曲線4、設(shè)計難點點及解決方方案節(jié)點試驗4、設(shè)計難點點及解決方方案節(jié)點試驗4、設(shè)計難點點及解決方方案節(jié)點試驗4、設(shè)計難點點及解決方方案節(jié)點試驗4、設(shè)計難點點及解決方方案節(jié)點試驗4、設(shè)計難點點及解決方方案節(jié)點試驗結(jié)結(jié)論從試驗現(xiàn)象象來看，角角節(jié)點的最最終破壞現(xiàn)現(xiàn)象主要表表現(xiàn)為節(jié)點點區(qū)鋼管鼓鼓起，沒有有達(dá)到“強節(jié)點”設(shè)計原則，，邊節(jié)點的的最終破壞壞現(xiàn)象主要要表現(xiàn)為非非節(jié)點區(qū)鋼鋼管鼓起，，實現(xiàn)了“強節(jié)點”設(shè)計原則。。但試件的的非節(jié)點區(qū)區(qū)桿件長度度較短，尤尤其是角節(jié)節(jié)點，考慮慮實際結(jié)構(gòu)構(gòu)桿件有較較大長細(xì)比比以及受彎彎矩作用，，實際結(jié)構(gòu)構(gòu)的角節(jié)點點和邊節(jié)點點均可以實實現(xiàn)“強節(jié)點”設(shè)計原則。。4、設(shè)計難點點及解決方方案4.3、設(shè)計風(fēng)荷載載問題廣州西塔建建筑造型修修長挺拔，，高寬比超超過6.5，風(fēng)荷載為為結(jié)構(gòu)設(shè)計計中的控制制荷載。毗毗鄰擬建東東塔的干擾擾，使西塔塔的風(fēng)反應(yīng)應(yīng)更為復(fù)雜雜。本工程程通過風(fēng)氣氣象分析確確定了本區(qū)區(qū)域的風(fēng)況況及設(shè)計風(fēng)風(fēng)參數(shù)，并并通過大氣氣邊界層風(fēng)風(fēng)洞剛性模模型同步測測壓試驗確確定大樓的的等效風(fēng)荷荷載。4、設(shè)計難點點及解決方方案風(fēng)洞試驗及及結(jié)構(gòu)的風(fēng)風(fēng)致響應(yīng)分分析結(jié)果表表明：結(jié)構(gòu)構(gòu)的動力性性能包括阻阻尼比、自自振頻率等等對結(jié)構(gòu)風(fēng)風(fēng)反應(yīng)影響響很大；結(jié)結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向向風(fēng)荷載效效應(yīng)遠(yuǎn)大于于順風(fēng)向風(fēng)風(fēng)荷載效應(yīng)應(yīng)。對于此此類截面接接近圓形的的超高層建建筑，易引引起跨臨界界強風(fēng)共振振。周邊環(huán)環(huán)境特別是是擬建的東東塔對西塔塔的風(fēng)反應(yīng)應(yīng)也有一定定影響。4、設(shè)計難點點及解決方方案以下為西塔塔385米高度處的的氣動力功功率譜，氣氣動力Fx,Fy為根據(jù)該樓樓層風(fēng)壓時時程積分的的結(jié)果，相相應(yīng)坐標(biāo)系系見右圖。。4、設(shè)計難點點及解決方方案0度風(fēng)向角FxFy4、設(shè)計難點點及解決方方案120度風(fēng)向角FxFy4、設(shè)計難點點及解決方方案240度風(fēng)向角FxFy4、設(shè)計難點點及解決方方案0度為典型的的風(fēng)荷載譜譜，體現(xiàn)在在Fx和Fy有非常不同同的特征：：Fx為順風(fēng)向湍湍流作用的的結(jié)果，在在其譜中沒沒有明顯的的峰值，脈脈動力各個個頻率分量量的分布和和脈動風(fēng)譜譜類似，而而橫風(fēng)向Fy的譜則有非非常明顯的的峰值，這這個峰值所所對應(yīng)的頻頻率值即為為漩渦脫落落頻率，圖圖中的3條紅線分別別對應(yīng)于結(jié)結(jié)構(gòu)的前3階固有頻率率，由圖中中可見，結(jié)結(jié)構(gòu)的前兩兩階固有頻頻率基本和和漩渦脫落落頻率一致致，這意味味著會有潛潛在的渦激激共振問題題。4、設(shè)計難點點及解決方方案西塔的風(fēng)振振基本是橫橫風(fēng)向控制制的，且在在橫風(fēng)向響響應(yīng)和荷載載中，平均均量一般都都很小，而而共振分量量又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超超過背景部部分占有相相當(dāng)大的成成分，因此此，最終結(jié)結(jié)構(gòu)的峰值值響應(yīng)或等等效靜風(fēng)荷荷載還要很很大程度地地取決于峰峰值因子和和結(jié)構(gòu)阻尼尼比的選取取。4、設(shè)計難點點及解決方方案峰值因子和和結(jié)構(gòu)阻尼尼比對等效效風(fēng)荷載的的影響：4、設(shè)計難點點及解決方方案結(jié)構(gòu)頂部加加速度隨阻阻尼比的減減少而增加加：4、設(shè)計難點點及解決方方案設(shè)計時風(fēng)荷荷載參數(shù)的的取值為：：①考慮到到西塔的設(shè)設(shè)計荷載是是根據(jù)100年基本風(fēng)壓壓進(jìn)行計算算而得到的的，這種