日本电器总社塔楼的高楼钢结构体系及工程案例

1.建筑设计

日本东京都于1990年建成的电器总社塔楼，地下3层，基础埋深为-24.4m；地面以上43层，高180m。

建筑设计在布局上提出要求：①从底层到13层设置内部大庭园；②在第13层到第15层，设置一个横穿整个房屋全宽的大洞口，形成风的通道，以减小作用于大楼的风力。

2.结构体系

（1）经过对结构体系多方案比较后，决定采用钢结构巨型框架体系。其主框架由4根巨型柱与四道纵、横巨型梁所组成。主框架的纵、横向净跨度分别为44.6m和10.8m。大楼的上、中、下段结构平面见图4-105，大楼结构的纵、横剖面见图4-106。

（2）巨型柱是由4根H型钢柱与4片人字形支撑组合而成的立体支撑柱，巨型柱的截面边长（钢柱中心距）为11.2m×10.8m。巨型梁是由4根H型钢梁作为上、下弦杆和4棍华伦式桁架所围成的立体桁架梁，梁宽（钢管中心距）10.8m，梁高6.1m。

（3）主框架各节间内的次框架，为一般的刚接钢框架，柱网尺寸为10.8m×7.4m。

（4）主框架承担大厦的全部风荷载、地震作用和重力荷载。次框架仅承担主框架各节间内若干楼层的重力荷载和局部风荷载或地震作用。

（5）地面以下，巨型框架的的巨形柱和巨形梁采用型钢混凝土结构，作为上部钢结构与钢筋混凝土基础之间的过渡层。

3.杆件截面尺寸

（1）巨型柱的四根单肢柱和四片支撑的斜杆，分别采用1000mm×1000mm和500mm×500mm的焊接H形截面，壁厚为40～100mm。H形截面的强轴位于纵向巨型框架平面内。

（2）巨形梁的上、下弦杆和斜腹杆，采用1000mm×（600～900）mm的焊接H形截面。

图4-105 采用巨型框架体系的日本电器总社塔楼(www.xing528.com)

a）上段楼层结构平面 b）中段楼层结构平面 c）下段楼层结构平面

（3）次框架的钢柱：大楼下段，采用600mm×600mm、厚22mm的焊接方形钢管；大楼的中段和上段，采用500系列的翼缘厚30mm的热轧H型钢。

图4-106 巨型框架结构剖面

a）纵剖面 b）横剖面

4.计算结果

（1）对大厦分别进行了风荷载和地震作用下的结构分析。风荷载引起的结构底部水平剪力，仅为地震作用时底部剪力的69%，表明地震控制着结构设计。

（2）对结构进行了两个水准的地震反应分析。

（3）输入1952年Taft（EW）地震波，峰值加速度分别取300Gal和600Gal，计算出的结构底部倾覆力矩，列于表4-12。

表4-12 巨型框架体系地震反应分析结果

（4）输入1968年Hachinohe（EW）地震波，峰值加速度分别取144Gal和288Gal，计算出的结构最大层间侧移角，列于表4-12。

（5）结构的纵、横向基本自振周期均仅为3.4s。约比常规结构体系减小20%。说明巨型框架体系具有很大的抗推刚度。