信用银行大楼的高楼钢结构体系与工程实例

1.建筑概况

日本东京1993年建成的长期信用银行大楼，建筑总面积为6.3×10⁴m²。地下5层，基础埋深为-31.9m；地上21层，高130m。底层平面尺寸为57.6m×25.6m，房屋的高宽比为5.1。建筑场地位于8度强地震区。大楼立面为T字形，自第8层起，上面13层的两端，分别向左、向右各悬挑出19.2m。

2.结构体系

（1）大楼两端外挑长度较大，故其结构主体采用全钢结构巨型框架体系。大楼上段（9～21层）典型层结构平面见图4-107。大楼下段（1～8层）典型层结构平面见图4-108。

图4-107 信用银行大楼上段（9～21层）典型层结构平面

图4-108 信用银行大楼下段（1～8层）典型层结构平面

（2）巨型框架由8根巨型柱和两道巨型梁所组成。巨型柱除在底层平面4个角部布置外，另外4根布置在底层平面长边中点附近的外边缘，以获得较强的抵抗悬挑楼层重力弯矩的能力。

（3）为了与悬挑楼层重力弯矩相匹配，巨型梁采用倒三角形桁架（图4-109）。

3.设计原则

（1）充分考虑施工顺序，使第9层的倒三角形桁架巨型梁可单独承受悬臂楼层的重力荷载。在施工完成后，关于楼面荷载、竖向地震作用，以及关系到使用者不适感的竖向振动加速度等要求，由第21层和第9层的巨型梁共同承担。

（2）遭遇第2水准地震时，第9层和第21层悬挑桁架的杆件仍保持弹性状态而不失稳。

（3）对“重力荷载＋2×（水平地震作用）＋竖向地震作用”的效应组合，进行巨型框架容许应力验算。

（4）使巨型梁的竖向自振周期远小于巨型框架结构体系的水平自振周期。(www.xing528.com)

4.杆件截面尺寸

（1）巨型柱是采用带有纵、横加劲肋的钢板将三根H型钢柱（1～8层的角柱为焊接方形钢管）焊接组合成边长为3.2m的L形截面。H型钢柱的截面尺寸为1000mm×600mm×80mm；H型钢柱之间连接钢板的厚度为9～26mm；钢板纵、横加劲肋的截面尺寸和间距，是遵循钢板的剪切屈服先于构件总体屈服或局部失稳的设计原确定的。

（2）承受悬挑楼层荷载的第9层巨型梁的钢桁架（图4-109），其下弦的固定端采用760mm×1200mm的箱形截面。巨型梁的钢桁架的其他弦杆和腹杆使用760mm×1200mm～760mm×600mm的大型焊接H形截面。第9层桁架，杆件的翼缘板厚度分别为80mm和32mm；第21层桁架，杆件的翼缘板厚和腹板厚度分别为50mm和25mm。

（3）组成巨型梁的钢桁架，弦杆的长细比约为22～25；腹杆的长细比约为32～45。

图4-109 信用银行大楼的巨型框架全貌

5.巨型框架的组装

（1）自下而上进行钢结构的安装，悬挑楼层重力荷载将使第9层桁架梁端部残留50mm的挠度，给钢构件的连接、楼板的水平度及外墙挂板的安装精度带来困难。

（2）经过研究，决定采用张力施工法，使问题得以解决。其步骤是：

1）按端部翘起50mm进行钢桁架的制作，在工厂进行预组装，同时打入销钉以固定各构件的位置。

2）当⑥～（12）轴线间的钢结构安装到顶层之后，进行第9层悬臂钢桁架的安装。

3）在悬臂钢桁架的端部设置张力构件，并在其下方施加7000kN的拉力，使钢桁架变成水平状态。

4）按顺序，进行其上方钢结构的安装、浇注混凝土楼板、安装外墙挂板。随着钢桁架所承受重力荷载的不断增加，根据位移量随时调整所施加的拉力，使钢桁架始终保持水平状态。

5）在第21层钢桁架与第20层钢柱连接完毕后，释放最后的1400kN的拉力。