爱尔莎塔楼高楼钢结构工程实例

1.建筑概况

日本琦玉县川口市于1988年建成的雄师广场高层公寓——爱尔莎塔楼，采用带小凹角的方形平面，20m见方的中庭，贯穿各层楼面。大楼，地下1层，地上55层，出屋面小塔楼2层，高186m；总建筑面积为7.6×10⁴m²。图4-51是该大楼基本建成的外观。

图4-50 上层型钢混凝土柱的型钢芯柱与下层钢柱的连接构造

图4-51 日本琦玉县高层公寓的外观

2.结构体系

大楼主体结构采用两组24m×42.6m矩形框筒所组成的十字形双重框筒体系。框筒由钢管混凝土柱与型钢混凝土梁组成，框筒平面内的柱距为4.8m。两圈框筒之间的柱距（即楼板的跨度）为9.3m，采用梁式楼盖。大楼的典型层结构平面如图4-52所示。

3.构件和节点

（1）钢管混凝土柱（CFT）采用套箍作用比方钢管更强的圆钢管，使用牌号为SM490A和SM520的钢板，用冷成型方式加工成圆钢管，钢管的截面尺寸由底层的φ813mm×40mm逐层减小至顶层的φ609mm×12mm。钢管内填灌的混凝土强度等级为C60～C70。

图4-52 爱尔莎塔楼典型层结构平面

（2）框筒结构的各楼层窗裙梁均采用型钢混凝土梁，其外包截面尺寸由二层的450mm×1200mm分段减小至顶层的425mm×850mm；梁内钢骨采用由SM490A和SM520B钢板制成的宽翼缘工字钢，其截面尺寸由二层的BH-1000mm×300mm×19mm×36mm逐层减小至顶层的BH-650mm×200mm×12mm×19mm。大楼框筒结构的各楼层梁、柱截面尺寸列于表4-8。(www.xing528.com)

表4-8 钢管混凝土框筒的梁、柱截面尺寸 （单位：mm）

（3）大楼的各层楼盖，次梁均采用半预制型钢混凝土梁；楼板均采用以压型钢板为底模的组合楼板，其混凝土强度等级为C30。

（4）型钢混凝土梁与钢管混凝土柱的连接，采用外环板式节点（图4-53），其特征是：①在梁内钢骨的上、下翼缘高度处，在柱的钢管外壁加焊环形钢板；②在制作方法上是将环形钢板套在圆钢管的外面，并用角焊缝连接；③将梁内钢骨上、下翼缘和上、下纵向钢筋分别与上、下外环板焊接；④在钢管外壁加焊环形钢板，不会影响管内混凝土的浇灌。

图4-53 框筒梁与柱连接的外环板式节点

a）框筒梁-柱节点立面 b）节点平面

4.抗风抗震计算

（1）对于大楼居住者舒适度的评价，是根据日本建筑学会《关于建筑振动的居住性能方针及解说》进行的。对大楼模型进行风洞试验，以确定风力的分布形态，研究频域反应。风速是根据东京的观测数据，取重现期为1年的风速，大楼顶部的风速为23.2m/s，计算出的大楼最大加速度响应为1.1～2.6Gal，表明，居住者有舒适度良好。

（2）大楼的地震反应分析模型，上部每层一个质点，并用转动弹簧和侧向弹簧来表示桩与地基的作用，总共是57个质点、59个自由度，采用弯剪模型进行结构弹塑性地震反应分析，计算结果表明，满足设计规范要求。具体分析结果列于表4-9。

表4-9 爱尔莎塔楼地震反应分析结果