东京阳光大厦结构与工程实例

1.建筑概况

东京阳光大厦是一座高层办公楼，地下3层，地上60层，屋顶小塔楼3层；大楼檐口高度为226m，最高点为240m。大楼主体部分的楼层平面呈矩形，其纵、横向边长分别为71.2m和43.6m；典型楼层的层高为3.7m，房屋的高宽比为5.2。

2.结构体系

建筑场地位于8～9度地震区。大楼采用钢筋混凝土箱形基础，埋置于N值（标准贯入击数）为50以上的薄砂砾层上，其下为N＝40～50的坚实固结淤泥层。基础底面标高为-23.3m。

主楼，地下二层至地上三层，采用钢框架和现浇钢筋混凝土墙所组成的框-墙体系；地面四层以上，则采用由内、外钢框筒和预制的带竖缝钢筋混凝土墙板所组成的筒中筒结构体系；外圈钢框筒的基本柱距为3.2m，内筒的纵向柱距也是3.2m。大楼的典型层结构平面和结构横剖面见图5-90a、b。内筒的宽度为12.4m，约占房屋宽度的30%。内、外筒之间楼面的跨度为15.6m。

图5-90 东京阳光大厦的框筒-墙板体系

a）典型层结构平面 b）结构横剖面

3.减小框筒剪力滞后效应的措施

（1）外框筒的长宽比已达到1.6∶1，大于1.5∶1；而且框筒的长边又已超过45m的界限，当风或地震沿房屋横向作用时，作为翼缘框架的框筒长边，将因严重的剪力滞后效应，而不能充分参与框筒侧向整体抗弯时的空间工作。

（2）为了提高框筒长边参与外框筒空间工作的贡献，特将房屋横向的楼盖钢梁与内、外框筒柱的连接，由铰接改为刚接，使外框筒长边的钢柱与嵌置了墙板的横向刚性框架连为一体，组成一个抵抗水平荷载倾覆力矩的侧向整体抗弯构件。

4.构件尺寸

（1）内、外框筒的所有钢柱均采用由四块钢板拼焊成的方管，截面外边尺寸为550mm×550mm，壁厚由下层的50mm逐渐变化到顶层的12mm。

（2）纵向框架梁，采用800mm×300mm×12mm焊接工字钢；横向框架梁，采用高600mm的热轧H型钢沿腹板中部纵向折线割开后，错位拼焊成的800mm×300mm×12mm带成排六边形孔洞的孔腹式焊接工字钢。纵、横向钢梁与钢柱之间均采取刚性连接。

（3）内筒，沿纵、横向均在钢框架内设置带竖缝的钢筋混凝土墙板，纵向墙板的总长度为59m，“墙率”为1.9cm/m²；横向墙板的总长度为60.5m，“墙率”为1.95cm/m²。纵向、横向带竖缝钢筋混凝土墙板的厚度分别为120mm和150mm两种。

5.地震反应分析(www.xing528.com)

（1）动力分析数据

1）结构动力分析时采用弯剪型层模型，结构阻尼比取2%。采用下列4条地震波作为时程分析时的地震动输入：①El Centro，1940（NS）；②Taft，1952（EW）；③东京101，1956（NS）；④仙台501，1962（NS）。

2）弹性分析时，峰值加速度取250Gal；此时，要求钢梁和钢柱均仍处在弹性范围内，结构层间侧移角小于1/180。结构的纵、横向基本周期分别为4.6s和6.0s。

3）弹塑性分析时，峰值加速度取400Gal；允许结构进入塑性阶段，但不出现过大的变形。

（2）静力分析结果

1）按等效静力计算，横向水平地震剪力在外框筒腹板框架（即房屋两端框架）、内筒钢框架和带竖缝钢筋混凝土墙板之间的分配比例，示于图5-91，从中看出，带竖缝混凝土墙板约承担水平剪力的30%，钢框架约承担70%。

2）从图5-91中的几条曲线可以看出：增设带竖缝的钢筋混凝土墙板后，外框筒所承担的横向水平地震剪力，下降到总剪力的30%左右。

（3）动力分析结果

1）以峰值加速度分别取250Gal和400Gal的四条地震波，作为结构的地震输入，进行结构动力反应分析的计算结果，列于表5-17。

图5-91 东京阳光大厦水平地震剪力在各构件间的分配比例

表5-17 东京阳光大厦的纵、横向动力反应分析结果

2）从表5-17所列数值可以看出，两种情况下的结构变形量值均不大，均满足设计要求。