（1）工程概況 （2）結構體系 （3）超限内容 （4）設計依據（5）地震工程研究（6）風工程研究 （7）結構計算 （8）結構構件及節點設計

拟建中的上海環球金融中心位于上海陸家嘴金融貿易區，坐落于陸家嘴綠地對面。此建築為多功能的摩天大樓，主要用作辦公室用途，但也有一些樓層用作包括辦公室、賓館、商貿、零售、展覽及其它公共設施。大樓地上101層，地下3層，地面以上高度為492米。當該建築建成時，有可能成為世界上最高的建築物。主樓建築面積為252,935 m2，裙房為33,370 m2，地下室為63,751 m2。

地質概況

本場地位于長江支流黃埔江的一個河灣附近。本場地土壤為全新世（近代的）、上更新世及中更新世沖積、三角洲沉積、海岸積土及淺海洋沉積土。花崗底岩位于本場地下大約275m深處。

基礎：

本大樓的基礎形式為樁筏基礎。主樓範圍的樁已于1997年10月到1998年7月期間施工完成，樁基采用直徑為700mm的鋼管樁，樁頂标高－19.000，樁長40～59m。主樓采用厚度約為4.5米的底闆，支承于樁基之上，闆頂标高－14.500。本次設計采用了周邊剪力牆、交叉剪力牆和翼牆組成的傳力體系，将核心筒剪力牆承受的荷載傳遞到主樓的四角。

裙房的樁基嵌固在二米厚的筏闆之上，樁和筏闆被設計來抵抗來自地下水的浮力。

本工程地下三層，地下室的永久周邊牆采用厚度約為一米的地下連續牆。地下連續牆能承受施工及正常使用狀态的荷載，也用于有效地減少流入場地的地下水。

地下水位于地面以下約500mm。在挖掘施工進行中會進行降水，但本工程項目不設永久的降水系統。因此，地下三層的底闆将能承受地下水造成的靜水壓力。

抗側力體系：

為對抗來自風和地震的側向荷載，大樓同時采用以下三個結構體系：

（1）由巨型柱（主要的結構柱），巨型斜撐（主要的斜撐）和帶狀桁架構成的巨型結構體系；

（2）鋼筋混凝土核心筒與帶混凝土端牆的鋼支撐核心筒體系；

（3）構成核心筒和巨型結構柱之間相互作用的伸臂桁架體系。

以上三個體系共同承擔了由風和地震引起的傾覆彎矩。前二個體系承擔了由風和地震引起的剪力。

巨型結構體系

核心筒體系

伸臂桁架體系

伸臂桁架 - 第19層

（1）顯著減低建築物整體變形中的彎曲部分

（2）減少由地震及風載所産生直接位于核心筒以下樁基的荷重

（3）減少由活荷載引起的核心筒和周邊牆體之間樓闆的傾斜度

（4）為抗側力體系提供一個重要的附加餘度

标準辦公層及酒店層樓面采用普通混凝土與“Lysaght 3W”壓型鋼闆組成的組合樓蓋，全厚156mm。

在54層以上的設備層及所有設備層相鄰上一層，由于布置有帶狀桁架和伸臂桁架，所以采用總厚度為200mm。的組合樓闆，以增強抗側力體系。在54層以下的設備層，采用一種10mm厚平鋼闆上澆注190mm混凝土的樓闆體系，以進一步加強樓闆。

樓層的主、次梁采用組合截面或熱軋型鋼，設計考慮了鋼梁與混凝土樓闆的組合作用。

高度超限：現設計塔樓地面以上高度為492m。根據《高層建築混凝土結構技術規程》，抗震設防烈度為七度，鋼框架混凝土核心筒結構的最大高度限制為160m，勁性混凝土框架混凝土核心筒的最大高度限制為190m。本建築的高度明顯地超過了現有規範的限值。

高寬比超限：根據《高層建築混凝土結構技術規程》（JGJ 3-2002），抗震設防烈度為七度的建築高寬比（H/B）的限值為7。現設計塔樓底部的尺寸為57.95m，塔樓的高寬比（H/B）為8.5，超過了規範規定的限值。

加強層和轉換層：本建築存在一些加強層和轉換層，這意味着本建築可歸類為豎向不規則結構。但這些特殊的樓層在整個塔樓高度上的豎向分布有相當程度的規則性，且融合在整個結構體系中。規則分布的加強層和轉換層。每十二層一個的帶狀桁架和核心筒轉換桁架。三個三層樓高的伸臂桁架。

設計使用年限：主樓為100年，裙房為50年，結構類型 ＝ 乙類建築（重要建築）

計算機分析（動态反應譜分析、彈性時程分析、靜力推覆（Pushover）分析）

試驗：地震振動台試驗

動力反應譜分析包括了足夠的振型，使建築物質量的參與度超過百分之九十。每一振型的峰值反應均采用CQC方法組合。分析考慮了雙向的水平地震作用效應和扭轉的影響。單向反應譜分析考慮了0度、45度、90度和135度四個方向。雙向反應譜分析下表列出的四個工況。

地震振動台試驗

本工程由同濟大學土木工程防災國家重點實驗室、土木工程學院結構工程與防災研究所進行模拟地震振動台試驗研究。主要内容如下：

測定結構模型的動力特性：自振頻率、振型和阻尼比，研究它們在不同水準地震作用下的變化；

測定模型結構在分别遭受設防多遇、基本、罕遇不同水準地震作用下的反應，檢驗結構是否滿足三水準的抗震設防要求；

觀測、分析整體結構薄弱環節；

研究分析結構在地震作用下的破壞部位以及破壞模式、破壞機理。

根據模拟地震振動台試驗結果，結構設計中應注意适當增加以下部位構件的剛度、強度和延性，以改善結構的抗震性能。具體如下：

（1）建議采取适當措施适當提高第5層和第6層巨型柱的強度和延性；

（2）在伸臂橋架、帶狀橋架與巨型斜撐的交彙處，加強節點的連接；

（3）适當加強6層～7層樓面鋼柱的剛度。

由設計單位和西安大略大學的邊界層風洞試驗室完成

全面的研究計劃包括:

上海的風氣候研究

測力天平試驗

壓力試驗

環境測試

氣彈試驗

全面的整體分析包括:

靜力分析 (短期重力和風載)

動力反應譜分析

彈性時程分析

非線性靜力推覆(Pushover)分析

考慮長期荷載與材料長期性能的靜力分析

施工過程分析

核心筒剪力牆

巨型柱

巨型斜撐

核心筒内轉換體系

通過加強樓闆和巨型結構聯系在一起

鋼支撐框架在效應上如同在建築物曲面上的支撐

 使垂直面的支撐框架得以連成整體

 對建築外貌的影響最小

軸壓比被控制在0.5以下

布置對稱和規則的洞口

在連梁中采用斜向配筋

巨型斜撐和巨型柱的連接

巨型斜撐和帶狀桁架的連接

周邊柱和周邊牆體的連接

主樓和裙房之間及裙房内部的抗震縫

評析：此次分享内容豐富涉及風洞試驗、有限元模拟、地震工程學、振動台實驗等内容，有感興趣的可以浏覽，這些内容可能窮極一生也無法完全掌握。

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（#2021 城事#）

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