香港长江中心大厦：高楼钢结构工程实例

1.建筑概况

香港长江中心大厦位于香港市中心区。主楼地下6层（停车库），基础埋深为-26m；地上62层，高283m；建筑平面为47.2m×47.2m带1m小切角的方形（图5-198）。主楼的高宽比值为6.0。大厦建成后的外观见图5-199。

图5-198 香港长江中心大厦的典型层结构平面

图5-199 香港长江中心大厦的外观

2.结构体系

（1）主楼采用“芯筒-框架”结构体系。钢筋混凝土芯筒为带外伸翼缘的矩形，平面尺寸为21.6m×25.6m；外圈框架采用钢梁和钢管混凝土柱，柱距为7.2m。水平荷载下大楼的水平剪力主要由芯筒承担，倾覆力矩则由芯筒和外圈框架共同承担。

（2）沿x方向（结构弱向），于第22～24层、第41～43层及第59～61层，各设置两层楼高的刚性伸臂桁架，并沿楼面周边框架设置外圈桁架。沿y方向（结构强向），则仅于第22～24和41～43层设置伸臂桁架。

3.构件设计

（1）芯筒

1）芯筒的墙厚，由底层的1.5m逐段减薄至顶部的0.4m，混凝土强度等级全部为C60，但芯筒内部水平构件则为C40。

2）芯筒内部的各层楼盖，也采用混凝土构件而不是钢-混凝土组合楼板。其优点是：①芯筒的施工进度有可能比外部钢结构提前10层，减少芯筒内部构件的吊装工作量，有利于外部钢结构的安装；②增加芯筒的整体刚度；③芯筒内部为机电设备，要求两小时耐火等级，采用混凝土梁板可节省防火涂料。

（2）外柱

1）外圈框架柱的圆形钢管，由底部的φ1422.4×18（mm）分段减小至顶部的φ965×12.7（mm）。管内灌注C60高强度混凝土，每次从下往上泵送灌注3个楼层，以免妨碍上面楼层的施工。

2）考虑到整个结构的施工程序，未注入混凝土以前的空钢管，其承载力应至少能满足承托其上6层楼的全部重力荷载。

3）采用圆形钢管混凝土柱的优点是：①承载力高；②表面面积小；③能取代施工模板；④不需要防火涂料；⑤无绑扎钢筋；⑥施工进度快。(www.xing528.com)

4）主楼24根外柱通过第2～4层的方形钢管转换桁架（图5-200）合并成底层的8根主柱。主柱采用以带翼缘十字形型钢为芯柱的型钢混凝土柱，矩形柱的截面尺寸为2.3m×2.15m，圆柱直径为2.5m（图5-201）。为增强对混凝土的约束作用，在型钢芯柱角部缺口处，各设置一根钢筋骨架和水平拉筋。

图5-200 转换层钢管桁架

（3）楼盖

1）芯筒与外圈框架之间的11～14m无柱空间，采用工字形钢梁，截面高度为457mm。

2）各层楼盖均采用钢梁和压型钢板组合楼板，典型楼层楼板厚130mm；设备层楼板厚150～200mm。

（4）基础

1）芯筒采用直接搁置于-26m岩石层上的，厚度为5m的板式筏形基础。

2）外圈主柱采用直径为6m的墩基础。地下室小柱，采用灌注桩基础。

图5-201 型钢混凝土柱的型钢芯柱和配筋

a）方形截面柱 b）圆形截面柱

4.结构分析

1）主楼x向、y向和扭转的基本自振周期分别为7.6s、5.7s和2.4s。

2）按楼房顶部风压w＝4.3kPa计算得x方向结构顶点侧移为800mm，顶点侧移角为1/380。

3）按加拿大建筑规范（NBCC）计算，强风时大厦顶层的振动加速度分别为13Gal（弱轴）和11Gal（强轴），均小于20Gal的风振加速度限值。