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建筑结构丨广州第一高楼——530m广州东塔交付使用之际,回顾项目特点及设计关键技术

2017-06-06

广州周大福金融中心(CTF Finance Centre),又称广州东塔,坐落于珠江河畔,高530m,地上111层,地下5层,总投资100亿,主体采用带伸臂的巨型框架-核心筒结构。现已正式交付使用,高度超越广州西塔成为广州第一高楼。建筑方案由美国KPF建筑事务所设计,奥雅纳全程参与结构设计,广州市设计院负责审图及出图工作。



项目亮点


广州第一高

广州东塔为广州第一高楼,比姊妹楼广州西塔(IFC,国际金融中心),还要高出100多米!



项目位于珠江新城CBD中轴线东侧,与西侧的广州国际金融中心(广州西塔)比肩辉映,成为广州和华南地区的又一地标。


号称“最文艺的写字楼”

看这美美的天台绿植,便知一二。



最奢华商场:K11将入驻。这里将既是购物中心,又是艺术中心。定位高端奢华的广州K11购物艺术中心——号称“广州最奢华的商场”,位于广州东塔,包括地下2层至地上8层共10层,总建筑面积约70000平方米,预计2017年中旬开业。商场中庭30米高的天幕、可眺望广州塔饱览新中轴中央公园景致的天际餐饮区,为顾客营造高大上的空间感受。



超16米高的复式主力店配备独立私家户外花园


此外,K11购物中心在整体设计中以与南粤文化紧密联系的长青榕树为主概念,设置“树屋”舞台,用作小型演出和展览。5楼还有超过400平方米的“都市农庄”。



“都市农庄”效果图


107层最高星空酒吧

六星级瑰丽酒店占据了东塔最得天独厚的位置,位于广州东塔平台位和最高16层,并在107层设置广州最高的奢华酒吧。预计2017年开业。


世界最快的电梯

“东塔将使用世界上最快的电梯。”日立集团称,已研制出当今世界上运行速度最快的电梯,将首先应用在广州东塔中,时速可达72千米。


就像乘坐一部超速的火车——冲上蓝天。这部电梯,使用了高科技的“魔术”,确保你在垂直冲向天空的时候,感觉仍然舒适。



最独特美景

多么想能在东塔那样高大上的地方上班,多么想能在东塔顶层俯瞰西塔、小蛮腰,这画面想想也很美!


▲华南师范大学计算机学院的研一学生,挑战“爬楼”登上东塔之巅,拍下俯瞰IFC国际金融中心和小蛮腰广州塔的画面。


建筑特点


建筑外形轮廓分明,由下至上根据功能分为三节,在不同分区节节收进,呈节节上升之势。

Marcel Lam Photography


在塔冠的东、南、西三面采用独特 “ 之 ” 字形退台设计,在68层、95层及107层的不同角度形成空中露天观景平台。

KPF


广州周大福金融中心裙楼共有9层,其中配置:停车场、零售、餐饮、多功能宴会厅及影院等。首层东西区入口均设置了大跨度门式框架,西侧入口宽度更达到21米。这种设计不仅营造出宽阔的空间,为中庭提供良好的采光,更实现了绿色节能。


漂亮大气的框架式幕墙入口

结构设计


1  工程概况

广州东塔占地26452m2,地上总建筑面积为404802m2,塔楼建筑屋顶标高为530m,结构高为度为518m,地上111层,集办公、服务公寓、酒店、餐厅于一体;地下5层,包括零售区、停车场、货物起卸区和机电设备用房;裙房地上8层,高50.7m,与塔楼间采用防震缝区分为各自独立的抗震单元,建筑效果及总平面图见图1。

(a)建筑效果图

(b)总平面图

广州东塔建筑效果图及总平面图

广州东塔属超B级高度的高层建筑,典型楼层平面尺寸约为58.1m×58.1m,核心筒平面尺寸为32.7×32.7m,见图2


图2 典型楼层平面示布置


2   结构体系

2.1结构体系选取

在广州东塔方案设计阶段,对多种结构方案进行了研究,见图3,各结构方案的指标对比见表1。

图3 方案设计阶段4种结构体系

虽然带伸臂巨型框架-核心筒结构造价最高和施工难度较大,但由于其具备最大的楼层平面开放度、最高的空间利用效率、最灵活的幕墙设计和最好的景观可视性,从而最终赢得了业主和建筑师的青睐。

2.2结构体系特点

带伸臂桁架的巨型框架-核心筒结构由钢筋混凝土核心筒(内嵌钢板/型钢)、矩形钢管混凝土柱与6道双层空间环桁架组成的巨型框架、连接核心筒和巨型框架的4道伸臂桁架组成,如图4所示。

图4 塔楼结构体系


6道环向桁架中的第1,2,4,6道为两层高,第3,5道为1层高,两者之间布置4道伸臂桁架,在第1,2,4,6道环向桁架处,伸臂桁架杆件截面尺寸如表2所示,伸臂桁架示意见图5。


图5 伸臂桁架示意


伸臂桁架杆件截面尺寸/mm   表2

3  构件设计关键问题

3.1巨型钢管混凝土柱

图6为典型低区巨型钢管混凝土柱的截面构造,图7为实际施工时的巨型CFT柱。


图6 低区典型巨型CFT柱截面

图7 施工中的巨型CFT柱


巨型柱在底部最大轮廓尺寸为3500mm×5600mm,整体采用分腔组合的形式,并在钢管壁上设置栓钉和竖向、水平加劲板,竖向加劲板间距较大时采用对拉筋增加整体性。低区巨型CFT柱受力巨大,因此除了采用普通钢管混凝土柱,加劲钢管内灌混凝土之外,还在腔内配置了一定数量的钢筋。


3.2双层钢板剪力墙

在塔楼地下室~地上32层的核心筒外墙采用了双层组合钢板剪力墙构件(图8,9),核心筒内墙则采用型钢混凝土剪力墙。

图8 低区核心筒双层钢板剪力墙布置图

图9 施工中的双层钢板剪力墙


钢板剪力墙的钢板厚度主要由重力荷载设计值的轴压比限值、大震不屈服剪压比设计要求以及整体结构的侧向刚度需求控制,并满足高规对钢板混凝土剪力墙最小和最大钢板厚等构造要求。图10为低区典型双层钢板剪力墙大样,双层钢板剪力墙由于采用内埋钢板的形式。

图10 低区典型钢板剪力墙截面


3.3  C80高强混凝土的应用

本工程中在首层~29层的墙体和底板~32层的巨型柱中采用了C80高强混凝土,与C60混凝土相比,强度提高了约30%,弹性模量增大5.6%。


但是高强混凝土脆性大,在本项目中,主要采用了3种措施来改善这一缺点:1)核心筒外墙中内嵌双层或单层钢板,形成钢板混凝土组合剪力墙;2)墙体的轴压比限值比混凝土规范降低0.05,按照0.45控制;3)巨型柱采用多腔矩形钢管混凝土柱,钢管壁和拉杆对混凝土起到有效约束作用。将墙体的横向和竖向分布筋的配筋率提高到0.6%,减小钢筋间距使之不大于200mm,同时加强边缘构件配筋,高于混凝土规范的要求。

Marcel Lam Photography



部分施工照片



单元幕墙吊装


广州东塔项目在建造过程中亦创造了多项记录,如施工采用了国内起重量最大的塔式起重机、逾500米单程泵送混凝土技术以及在36个月完成530米结构封顶工程等。该项目获得了由香港工程师学会及英国结构工程师学会合办的2016年度卓越结构大奖(中国/海外项目组别)。


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