平安金融中心结构设计研究综述

图 1 建筑效果
图 2 整体结构三维模型
直径 7. 0m，桩长 12 ～ 35m，单 桩 竖 向 承 载 力 特 征 值 Ra = 384 650kN，共 计 16 根。 桩 端 均 置 于 微 风 化 花 岗岩层，筏板承台厚 4. 5m。
扩大地下室及上部 11 层裙房，其建筑自重及其 上作用的永久荷载标准值的总和尚不足以平衡地下 水浮力，故 采 用 抗 拔 桩，桩 径 1. 4 ～ 2m，扩 底 直 径 1. 8 ～ 3. 5m，桩 长 平 均 值 L = 17m，桩 端 嵌 固 于 中 微
400mm。连梁高1 000mm，宽 同 墙 厚，局 部 楼 层 受 力 较大的连梁内设窄翼型钢梁。地下室部分内墙厚度 为 800mm，外墙厚度为1 500mm，型钢柱及墙体内钢 板延伸落入承 台。地 下 层 5 ～ 地 上 层 12 墙 体 含 钢 率为 1. 5% ～ 3. 5% 。 墙 体 混 凝 土 强 度 等 级 均 为 C60，钢板及型钢强度等级为 Q345B。 2. 2 外框结构
外框结构各部分及外伸臂对整体结构抗侧刚度 的贡献如表 1 所示。
外框结构各部分及外伸臂对整体结构抗侧刚度贡献 表 1
模型
原始 不设 不设空间带状桁架 不设巨型 不设 模型 外伸臂 及平面角桁架 钢斜撑 V 形撑
抗侧刚度 100% 减小 16%
减小 4%
减小 7% 减小 5%
2. 5 楼盖 采用组合 楼 盖 体 系，由 型 钢 梁、混 凝 土 楼 板 构
图 3 基础平面示意图
2 塔楼结构构成 塔楼结构采用巨型钢斜撑外框架 + 劲性钢筋混凝
土核心筒 + 伸臂钢桁架结构 + 空间带状桁架 + 角部 V 形撑体系，如图 4 所示，标准层结构平面如图 5 所示。 2. 1 内筒
内 筒 为 型 钢 -钢 筋 混 凝 土 筒 体 ，墙 体 洞 边 及 角 部 埋设型钢柱。核心筒外墙由地下层 5 到顶层厚度为 1 500 ～ 500mm，其 中 地 下 层 5 ～ 地 上 层 12 （ 标 高 － 28. 8 ～ 59. 5m） 采用内置钢 板 剪 力 墙，周 边 设 置 型 钢柱、型钢梁约束，如图 6，7 所 示。内 墙 墙 厚 800 ～
擦窗机支承结 构 层 设 于 塔 尖 中 部，上 部 支 承 天 线 钢 支 座 ，角 部 设 有 承 重 空 间 构 架 ，中 部 提 供 擦 窗 机 出入通道。塔尖支 承 结 构 位 于 顶 层 至 擦 窗 机 层，其 主要结构为 4 榀钢 架，南 北 方 向 及 东 西 方 向 各 设 两 榀，分别支承于 8 根 巨 柱 上。 钢 架 之 间 设 置 等 间 距 斜 柱 作 为 次 要 构 件 ，增 加 结 构 刚 度 和 稳 定 性 。 3 荷载作用 3. 1 重力荷载
傅学怡，等． 平安金融中心结构设计研究综述
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2. 3 外伸臂 沿塔楼全高设置四道钢桁架外伸臂，外伸臂将核
心筒与巨柱连接，提高结构的抗侧刚度。1，3，5 区设 备层设置两层高外伸臂，6 区设备层设置一层高外伸 臂，见图 9。外 伸 臂 与 内 埋 于 核 心 筒 角 部 的 钢 柱 相 连。为了保证外伸臂传力的连续性，外伸臂弦杆贯穿 核心筒，同时墙体两侧设置 X 形斜撑腹杆。外伸臂沿 竖向布置及其构成三维示意见图 10，11。 2. 4 小结
0 前言 平安金融中心 项 目 位 于 深 圳 市 福 田 中 心 区，东
邻主干道益田 路，西 侧 是 中 心 二 路，南 北 分 别 是 福 华路与福华三路。总用地 面 积18 931. 74m2 ，总 建 筑 面积460 665. 0m2 ，建筑 基 底 面 积12 305. 63m2 。项 目 包括一栋塔楼、商 业 裙 楼 及 扩 大 地 下 室。 其 中 塔 楼 地上 118 层，标 准 层 层 高 4. 5m，塔 尖 高 度 为 660m， 主体结构 屋 盖 高 度 为 588m，主 体 顶 层 楼 面 高 度 为 554. 5m，建筑 面 积 约 319 416m2 ； 商 业 裙 楼 地 上 11 层，高度约 53m，建筑面积约49 785m2 ； 扩大地下室 5 层，深 28m，柱 网 9m × 9m，建 筑 面 积 约81 035m2 ，总 建筑面积约 45 万 m2 。建筑设计由美国 KPF 建筑师 担纲，结 构 设 计 由 TT （ Thornton Tomasetti，Inc． ） 与 CCDI（ 中建国际设计顾问有限公司） 联合承担。建 筑效果图见图 1，整体结构三维模型见图 2。 1 基础设计
作者简介： 傅学怡，研究员，Email： fu-xue-yi@ yahoo． com． cn。
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建筑结构
2012 年
风 化 花 岗 岩 层，单 桩 竖 向 承 载 力 特 征 值 Ra = 23 700kN，单桩 抗 拔 承 载 力 特 征 值 Ua = 10 000kN， 同时为满足地下室 各 局 部 区 域 的 抗 浮 要 求，实 际 共 布置 207 根 承 压 抗 拔 桩。 底 板 厚 1m，承 台 厚 2m。 基础平面示意如图 3 所示。
塔尖坐落于 层 115，并 由 1 根 天 线 及 其 支 承 结 构组成。天线杆长 52. 6m，支座结构由天线钢支座、 擦窗机支承结构和塔尖支承结构 3 个部分组成。塔
尖结构立面如图 13 所示。天线钢支座的底部平面 尺寸 为 11. 7m × 11. 7m，顶 部 平 面 尺 寸 为 3. 557 3m × 3. 557 3m。天线杆支承于天线钢支座顶部，伸入锚 固于该支座底部，通 过 外 部 环 形 顶 钳 及 内 部 环 形 底 钳 ，把 塔 尖 的 水 平 荷 载 转 换 至 塔 尖 支 承 结 构 ，再 传 至 巨柱及 V 形支撑。钢支座顶部十字形钢梁将天线 杆的重力荷载传递到下面的塔尖支承结构。
外框结构主要由 8 根巨 柱、7 道 空 间 带 状 桁 架、 7 道 平 面 角 桁 架、巨 型 钢 斜 撑 和 角 部 V 形 撑 及 各 层 由 带 状 桁 架 分 层 支 托 的 框 架 柱 、梁 组 成 。
（ 1） 巨柱： 巨柱采用 型 钢 混 凝 土，混 凝 土 强 度 等 级从底 部 到 顶 部 由 C70 渐 变 至 C50，钢 材 等 级 为 Q345GJ，平面基本为长方 形，为 了 与 建 筑 平 面 协 调， 对一个外角进行 调 整，如 图 8 所 示。 巨 柱 底 部 的 尺 寸约 为 6. 5m × 3. 2m，顶 部 逐 渐 减 小 至 2. 0m × 2. 0m。巨柱型钢 的 钢 板 厚 度 为 50 ～ 75mm，含 钢 率 由底部的 8% 减至顶部的 4% 。
成 ，连 接 内 筒 与 巨 柱 的 型 钢 梁 两 端 刚 接 ，其 余 型 钢 梁 两端 铰 接，梁 顶 面 设 有 剪 力 键。 标 准 层 楼 板 厚 120mm，设备层楼板厚 180mm。 2. 6 首层嵌固措施
为满 足 首 层 嵌 固 条 件，地 下 室 顶 板 设 置 2 000 mm × 1 800mm（ 宽 × 高） 的型钢梁，如图 12 所示，连 接 巨 柱 、内 筒 及 地 下 室 墙 体 。 2. 7 塔尖
（ 3） 巨型钢斜撑： 两个相邻的空间带状桁架间 布置巨型钢 斜 撑，构 成“巨 型 钢 支 撑 框 架 ”结 构，作 为抗侧力体系的第二道防线。该斜撑连接相邻两根 巨柱，每个区始于下 部 空 间 带 状 桁 架 的 上 弦 支 座 节 点 ，止 于 上 部 空 间 带 状 桁 架 的 下 弦 支 座 节 点 。
塔楼部分采 用 混 凝 土 强 度 等 级 为 C45 的 人 工 挖孔桩及筏板作为基础。根据巨柱及核心筒荷载、 桩 承 载 力 及 岩 土 勘 察 报 告 ，经 多 方 案 比 较 确 定 ，外 围 巨柱采用一柱一桩 的 大 直 径 人 工 挖 孔 桩，柱 身 直 径 8. 4m，扩底直径 9. 5m，桩长 10 ～ 32m，单桩竖向承载 力特征值 Ra = 708 460kN，共 计 8 根； 核 心 筒 墙 体 交 点处布置大直 径 人 工 挖 孔 桩，柱 身 直 径 5. 7m，扩 底
第 42 卷 第 4 期 2012 年 4 月
建筑结构 Building Structure
Vol． 42 No． 4 Apr． 2012
平安金融中心结构设计研究综述
傅学怡， 吴国勤， 黄用军， 杨先桥， 余卫江， 江化冰
（ 中建国际设计顾问有限公司，深圳 518048）
［摘要］ 平安金融中心塔楼采用巨型空间斜撑框架-劲性钢筋混 凝 土 核 心 筒-外 伸 臂 结 构 体 系，有 效 满 足 了 该 超 高 层结构的设计要求。通过合理地配置内筒、外框结构的刚度及其连接构件，形成多 重 抗 侧 力 结 构 体 系，充 分 发 挥 了 结构构件的效用，保证了结构的安全性。对结构进行了深入细致的计算分析，并展 开 各 项 试 验 研 究，以 保 证 工 程 的 安全性和合理性。 ［关键词］ 超高层结构； 伸臂； 巨柱； 巨型钢斜撑； 空间带状桁2 文献标识码： A 文章编号： 1002-848X（ 2012） 04-0021-07
（ 2） 空间带状桁架及平面角桁架： 7 道空间带状 桁架及平面角桁架 分 别 位 于 每 个 区 的 设 备 层，沿 塔 楼高度方向均匀布置。两层高的外伸臂楼层设置两 层高的空间带状桁 架 及 角 桁 架，其 他 设 备 层 则 设 置 一层高的空间带状桁架及角桁架。空间带状桁架及 平 面 角 桁 架 与 巨 柱 连 接 ，形 成 巨 型 框 架 。
（ 4） V 形支撑： 建筑的 4 个角部设置 V 形支撑。 该支撑跨越多个楼 层，两 端 分 别 连 接 巨 柱 和 角 桁 架 弦杆支座节点，承担 角 部 竖 向 荷 载 并 提 高 整 体 结 构 的抗侧刚度。
图 4 塔楼结构构成示意
图 5 标准层平面图
图 6 内筒平面布置图
第 42 卷 第 4 期