천진 금탑은 천진시 흥안로 북측, 해하 강변에 위치해 있다. 오피스텔은 총 75 층으로 높이가 336-9m 이다. 완공되면 천진 제 1 고층 건물 (그림 1) 이 될 것이며 세계에서 가장 높은 강판 전단벽 구조이기도 하다. 금탑 프로젝트는 미국 SOM 사와 화동건축설계연구원 유한회사 [1] 의 투자개발입니다.
천진 금탑 프로젝트 기지는 22257-9m2 를 차지하며 75 층 탑과 30 층 아파트로 구성되어 있다. 모든 단체 단위의 하부에는 4 개의 지하실이 있어 같은 기초층을 즐긴다.
1 구조 시스템
천진 금탑 본관 건물의 높이는 336-9m (실외 바닥에서 주 지붕까지) 로 초고층 건물이다. 구조체계의 표준층은 강철 콘크리트 기둥 프레임+코어 강판 전단벽 시스템+스트레칭 암 내측력 시스템입니다. 강판 전단벽의 장비 구조 평면도와 국부 입면도도는 그림 2~ 그림 5 에 나와 있으며, 이 중 강판 전단벽은 항측력 체계의 중요한 구성 요소로서 우리나라 고층건물에 적용이 적고 우리나라 규범에 적용이 적다. 최대 종횡비 7-88, 사양 요구 사항 6 초과; 바닥 부분 불연속; 스트레칭 트러스와 허리 트러스 보강층이 15, 30, 45, 60 층에 설치되었으며, 상하층 사이의 내측 강성과 바닥 하중력이 급변하였다.
탑의 외부 프레임은 강철 콘크리트 기둥과 넓은 플랜지 강철 빔으로 구성되어 있다. 탑 주위의 일반적인 기둥 거리는 6-5m 정도이며, 테두리 기둥은 바로 연결되어 있다. 강판 전단벽의 코어통은 강철 파이프 콘크리트 기둥과 구조 강판을 채우는 넓은 플랜지 강철 빔으로 구성되어 있습니다. 강판 전단벽은 승객과 서비스 엘리베이터, 계단, 장비 사이 주변의 구조의 코어 배럴 영역에 있습니다. 15, 30, 45, 60 층은 스트레칭 트러스 보강층을 설정하고, 강판 전단벽의 코어통과 테두리 상자 사이에는 대형 스틸 트러스를 설정하고, 테두리 상자 안에는 허리 트러스를 설정합니다. 분석 결과에 따라 위치가 다른 강판 전단벽 단위는 높이가 다른 강철 프레임+강철 지지 시스템이 됩니다.
이 탑의 기초 시스템은 4m 두께의 지루 말뚝으로 지지되는 일반 철근 콘크리트 쿠션 기초로 구성됩니다. 지루 말뚝 지름 1000mm, 파일 길이 60m, 파일 끝 지지층 1 1, 기초 콘크리트는 C40 입니다. 기초 시스템은 400mm 두께의 자갈층과150mm 두께의 철근 콘크리트 지붕을 덮습니다.
타워의 중력 시스템은 전통적인 와이드 플랜지 스틸 프레임과 결합된 바닥으로 구성됩니다. 일반적인 조합 바닥은 65mm 폐쇄 압력판, 55mm 콘크리트 면, 총 두께는 120 mm 이며, 와이드 플랜지 조합 강재 빔의 높이는 대부분 450mm 입니다. 코어 배럴이 있는 강판 전단벽에서 주변 연성 곡선 프레임까지 일반적인 보 스팬은 3-25m 입니다. 강판 전단벽의 강철 콘크리트 기둥과 주변의 연성 곡선 프레임도 중력 하중에 저항하는 데 사용됩니다.
위쪽 구조의 횡력 및 중력 시스템은 일반적으로 인프라까지 아래로 확장됩니다. 콘크리트로 채워진 강철 튜브 기둥의 최대 지름은 1700 mm 이고 프레임 구조는 기존 구조의 와이드 플랜지 스틸 프레임과 복합 바닥으로 구성됩니다. 넓은 플랜지 강철 복합 보는 일반적으로 높이가 450mm 이고, 강판 전단벽 코어통에서 4 GAI주연 구부리기 상자까지, 보는 일반적으로 3-25m 의 중심에 배치됩니다.
2 구조 계산 및 분석
2- 1 구조 설계 기준 및 기본 설계 매개변수
구조설계에서는 국내 규범, 규정, 기준을 충족해야 할 뿐만 아니라
캐나다의' 강철 구조 극한 상태 설계' (cansas 16-0 1) 와 미국 2003 년' 새 건물 및 기타 구조 추천 관행' 을 참고했다.
NEHRP(FEMA450), 미국 강철 구조물의 내진 관행.
(AISC-34 12005) 강판 전단벽 설계에 사용됩니다.
타워 구조 안전 등급은 2 급, 내진방비 강도는 7 도, 설계 기본 지진 가속도는 0- 15g 로, 설계 지진은 첫 번째 그룹으로 그룹화, 다중 지진에서는 댐핑비 0-035, 건축 부지 범주는 3 종, 희귀 지진에서는 댐핑비 0-050, 대지 피쳐주기 TT 입니다. 타워 본체 구조의 풍하중을 결정하고 강도에 따라 표준 풍속 100 에 따른 풍동 테스트 하중을 제어합니다. 변위 제어는 50 년에 한 번 표준 풍속을 만나는 풍동 실험 하중 원칙에 따라 진행해야 한다.
2-2 구조 분석의 주요 결과에 대한 계산 분석은 다양한 소프트웨어와 자체 프로그래밍 프로그램을 사용하며 전체 구조는 다음과 같습니다
탄성 분석은 ETABS 를 위주로 하며, MIDAS 는 일정 하중 활하중 시공 시뮬레이션 분석, 반응 스펙트럼 분석, 풍하중 분석을 포함합니다. ABAQUS 및 SAP2000 을 이용한 탄성 플라스틱 시간 이력 분석을 통해 중간 및 대지진에서의 구조 성능을 검증합니다.
주요 탄성 분석 결과는 표 1~ 표 3 에 나와 있습니다. 두 소프트웨어의 분석 결과에 따르면 ETABS 와 MIDAS 의 분석 결과는 기본적으로 일치하며 모두 사양 요구 사항을 충족하며 구조는 안전하고 신뢰할 수 있습니다.
2-3 강판 전단벽 설계
강판 전단벽 (SPSW) 구조는 70 년대에 발전한 새로운 항측력 구조 체계이다. 강판 전단벽 단위는 내장 강판, 수직 모서리 구성요소 (기둥 또는 수직 보강 리브) 및 수평 모서리 구성요소 (보 또는 수평 보강 리브) 로 구성됩니다. 강판이 구조 스팬을 따라 위에서 아래로 연속적으로 배치될 때 강판 전단벽 체계를 형성한다. 강판 전단벽은 새로운 항측력 부재로서 탄성 초기 강성, 변형 능력, 가소성 성능, 스태그플레이션 특성 안정성 등의 특징을 가지고 있습니다. 지금까지 강판 전단벽을 항측력 구조로 한 건물은 이미 수십 개로 북미, 일본 등 고강도 지진 지역에 주로 분포하고 있다. 중국' 고층민용건축 강철 구조기술규정' (JGJ99—98-98-98) 부록 4 는 강판 전단벽의 계산 기준과 방법을 규정하고 있다. 설계 각도는 강판의 좌굴 손상을 방지하기 위한 것입니다. 즉, 탄성 좌굴 강도를 강판 전단벽의 설계 한계 상태로, 강판의 탄성 부분 좌굴 강도를 사용하지 않기 때문에 흔히 두꺼운 강판 전단벽이라고 합니다. 그러나 두꺼운 강판 전단벽은 강량이 높아서 발전이 제한되어 있다. 금탑 사무실 건물의 코어통이 넓어 강판 전단벽의 폭이 크다. 두꺼운 강판 전단벽 개념을 채택한 설계는 비용을 크게 증가시킬 수 있다. 금탑 오피스텔은 현재 전 세계를 휩쓸고 있다.
강판 전단벽의 설계 이념, 즉 강판이 수평력 하에서 국부적으로 좌굴할 수 있도록 하고, 좌굴 후 강판 강도로 인한 장력 전계 효과를 이용하여 수평력에 계속 저항하는 역할을 하며, 다음과 같은 다섯 가지 특징을 가지고 있습니다.
(1) 강판 전단벽은 원칙적으로 수직 하중을 받지 않지만 실제로는 수직 하중의 영향 (예: 바닥 활하중 등) 을 피할 수 없습니다. ), 수직 압축 응력 생성;
(2) 지진과 풍하중의 조합 설계 값에서 강판 전단벽의 설계는 사양 (JGJ99—98-98-98) 부록 4 의 요구 사항, 즉 탄성 변형만 발생해도 굴곡이 발생하지 않고 (그림 6a), 강판의 좌굴 계산은 판의 3 차원 응력 안정성 계산 공식을 충족해야 합니다.
(3) 중진과 희귀 지진에서는 강판의 국부 굴곡을 허용하고, 강판이 굴곡된 후 발생하는 장력 전계 효과는 횡력에 저항하는 주요 메커니즘이 된다 (그림 6B).
(4) 중진과 희귀한 지진의 작용으로 수평 경계 단위 (빔) 끝에 플라스틱 힌지가 나타날 수 있지만 강도를 파괴하거나 잃어서는 안 된다.
(5) 중간 지진의 경우 수직 경계 단위 (기둥) 끝에 플라스틱 힌지가 나타나지 않습니다. 드문 지진으로 16 층 이하의 수직 경계 구성요소는 굴복할 수 없는 경우를 제외하고는 다른 기둥의 끝에 플라스틱 힌지가 나타날 수 있지만 강도를 손상시키거나 잃을 수는 없습니다.
이러한 설계 이념과 방법을 통해 금탑 오피스텔 강판 전단벽은 하중력의 한계 상태와 정상 사용 상태의 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.
2-4 건설 시뮬레이션 분석
신암 트러스와 강판 전단벽이 있는 초고층 복합 건물 구조 체계로서 금탑의 구조 역학 특성은 시공 높이와 관련이 있습니다. 강관기둥과 강판벽은 시공조건에 따라 내력이 크게 다르고, 강판벽의 시공진도가 다르기 때문에 시공과정에서 강판이 다양한 정도의 압력 응력을 발생시켜 강판의 좌굴 해석에도 중요하다. 따라서 그림 7 과 같이 천진탑의 설계 과정에서 시공 시뮬레이션 분석을 수행해야 합니다. 분석 과정에서 주로 다음 요소를 고려합니다.
(1) 강판 전단벽 설치 순서: 강판 전단벽의 초기 설치는 시공 과정의 여러 단계에서 구조의 전체 강성을 보장하는 데 도움이 되며 시공 진도에 도움이 되지만 강판 전단벽 자체가 큰 수직 하중을 받기 쉬우며 코어 배럴 내부 및 외부 기둥의 수직 힘 차이가 큽니다. 사후 설치는 반대입니다.
(2) 스트레칭 트러스의 설치 순서: 스트레칭 트러스의 초기 설치는 시공 과정에서 여러 단계의 구조적 강성과 무결성을 높이는 데 도움이 되며 시공 진도에 도움이 됩니다. 동시에, 붐 트러스를 통해 더 많은 내부 하중을 외부 튜브 기둥에 언로드하여 일정한 하중 하에서 내부 스트링의 압력 값을 줄일 수 있지만, 대지진 하에서 내부 스트링의 인장 설계에는 도움이되지 않습니다.
시공 시뮬레이션 분석은 ETABS 소프트웨어를 사용하며 전체 설치 프로세스는 2 1 단계로 나뉘어 각 단계마다 서로 다른 구조 상태와 하중 상태를 가지며 시공 과정에서 P-δ 효과를 고려합니다. 시공 시뮬레이션이 완료된 후의 상태는 항재가 구조에 반영된 것으로, 후속 설계 (소진 설계 단계) 에서 라이브, 바람, 지진과 결합되거나 중, 대진 탄성 플라스틱 분석의 초기 상태로 사용됩니다.
설계 과정에서 이러한 요소를 비교 분석하여 지연 15 층의 강판 전단벽 시스템 및 스트레칭 트러스 설치 시공 방안을 다음과 같이 결정했습니다.
(1) 강판 전단벽은 15 층 호스트 구조 (기둥, 보, 바닥 콘크리트) 설치보다 뒤처져 있습니다.
(2) 강판 전단벽 위의 내부 배럴 지지는 강판 전단벽과 비슷하며 호스트 구조 15 층 설치보다 뒤처져 있습니다.
(3) 돌출부 트러스: 경사 막대는 15 층 호스트 구조 (기둥, 보, 바닥 콘크리트) 설치 뒤에 있고 수평 막대는 순차적으로 설치됩니다.
상술한 시공 과정은 다음과 같은 역할을 한다
(1) 강판 전단벽 설치는 일정 층 뒤처져 시공 진도, 구조의 전체 강성, 강판 전단벽 자체의 수직 응력 사이의 균형을 이룹니다. 즉, 일정 수직 항하중을 견딜 경우 강판 전단벽을 작은 지진에 굴복하지 않도록 설계하면 구조의 전체 강성과 시공 진도에 도움이 됩니다.
(2) 스트레칭 암 트러스는 뒤쪽 한 층에 장착되어 내부 배럴 압력이 균형을 이루도록 하여 내부 배럴 바닥의 당기기 설계를 더욱 합리적으로 합니다.
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