四川航空大楼高楼钢结构体系及工程实例

1.建筑设计

四川航空公司大厦主楼，地下4层；地上41层，高150m。平面尺寸为40m×40m。按7度抗震设防。

建筑功能要求：①楼面中央不设置核心筒，竖向交通分散布置在楼面四角；②14层以下，中央24m×24m范围内不设柱子和楼板，形成高大的共享空间；③第15层以上各个楼层，整个楼面满铺楼板，并按一般情况布置柱网，即在楼面中央部位增设4根柱子；④第38、39层，又要求楼面成为大空间。

2.结构体系

（1）通过对钢结构、钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构和钢-混凝土混合结构四种结构方案的比较，最后选定钢结构巨型框架体系。

（2）柱网尺寸为8m×8m，第3层和第15层结构平面分别如图4-110a和b所示。

图4-110 四川航空大楼的巨型框架结构体系

a）第3层结构平面 b）第15层结构平面

（3）巨型框架是由位于楼面四角的4个巨型柱和3层巨型梁所组成。巨型柱采用立体支撑柱，是由4根钢柱和4片竖向支撑所组成的边长为8m的小型支撑筒；巨型梁为4棍桁架围成的高4.5m、宽8m的立体桁架。巨型框架的结构剖面如图4-111所示。

（4）巨型框架节间内的次框架为一般的钢框架。

（5）巨型框架承担着整座大楼的全部风荷载和水平地震作用；中间的次框架主要是承担其荷载从属面积内的楼层重力荷载。

（6）地下4层至地上2层采用型钢混凝土结构，作为上部钢结构的过渡层。

3.杆件截面尺寸

巨型框架柱4个角的钢柱和中间一般框架的钢柱，均采用方形焊接钢管，截面尺寸分别为900mm×900mm×50mm和800mm×800mm×40mm。巨型柱的支撑斜杆也采用方形钢管，截面尺寸为300mm×300mm×18mm。巨型梁钢桁架的上、下弦杆和腹杆，也都采用方形钢管，截面尺寸为600mm×600mm×25mm（下层桁架）和450mm×450mm×16mm（顶层桁架）。(www.xing528.com)

图4-111 巨型框架的结构剖面

a）轴线剖面 b）轴线剖面

4.结构分析

（1）风荷载和重力作用下的结构内力和变形，按弹性方法计算。此外，还进行结构风振加速度的验算，以检验是否引起使用者的风振不适感。

（2）地震作用下的结构变形和承载力验算，采用两阶段设计法：

1）第一阶段，考虑多遇烈度的地震作用，按弹性方法计算结构的内力和侧移，验算构件的稳定性、杆件及其连接的承载力。此时，考虑组合楼板与钢梁的共同工作。

结构弹性分析采用有限元法，使用SAP84程序，初步计算结果列于表4-13。

表4-13 风或地震作用下结构内力和变形

2）第二阶段，考察罕遇烈度的地震作用，按弹塑性方法计算结构的层间侧移。此时不考虑楼板与钢梁的共同工作。

5.技术经济指标

（1）结构占用面积与建筑面积之比为4.1%。大楼单位建筑面积的自重为9.5kN/m²。

（2）单位建筑面积的平均用钢量为139kg/m²，其中型钢为116kg/m²，钢筋为23kg/m²。