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1 工程概況 上海中心塔樓地上124 層，結(jié)構(gòu)屋面高度580m,，建筑塔頂高度632m,，地下5 層。塔樓采用巨型框架-核心筒-外伸臂結(jié)構(gòu)體系,，結(jié)構(gòu)高寬比為7. 0,。地上建筑面積約38 萬(wàn)m2 ，地下室建筑面積約14 萬(wàn)m2,。建筑沿高度共分9 個(gè)區(qū),，1 ～ 6 區(qū)為辦公室,，7～ 8區(qū)為酒店，建筑頂部為觀光層及塔冠,。  本工程塔樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由Thornton Tomasetti 以及同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)。受上海中心大廈建設(shè)發(fā)展有限公司委托,，華東院承擔(dān)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全過(guò)程的第三方獨(dú)立審核,，包括結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和抗震超限審查,、施工圖設(shè)計(jì)以及施工過(guò)程的咨詢,。第三方獨(dú)立審核對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性,、經(jīng)濟(jì)性以及施工可行性進(jìn)行復(fù)核和評(píng)價(jià),，并提出審核和咨詢意見，供業(yè)主和設(shè)計(jì)方參考,。 2 結(jié)構(gòu)體型及體系 對(duì)于高度超過(guò)400m 的超高層建筑,，仔細(xì)考慮風(fēng)荷載和地震作用等水平荷載作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響是至關(guān)重要的,。合理的結(jié)構(gòu)體型和結(jié)構(gòu)體系是確保結(jié)構(gòu)安全性和經(jīng)濟(jì)性的前提。 2.1 結(jié)構(gòu)體型 上海中心塔樓結(jié)構(gòu)平面為圓形(圖2),，  沿高度由底部直徑83. 6m 逐漸收進(jìn)并減小至42m,。中央核心筒底部為30m×30m 正方形鋼筋混凝土筒體,，從5區(qū)開始，核心筒四個(gè)角部被削掉,，逐漸變化為十 字形,，直至建筑頂部。塔樓外部幕墻呈三角形旋轉(zhuǎn)上升,，每層旋轉(zhuǎn)1°,，共旋轉(zhuǎn)120°。塔樓結(jié)構(gòu)平面布置基本對(duì)稱,、規(guī)則,，立面均勻變化呈截錐形，有利于結(jié)構(gòu)抗震和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定,。建筑外形呈流線形且螺旋上升,，可減小風(fēng)荷載體型系 數(shù),。另外，結(jié)構(gòu)在橫風(fēng)向的漩渦脫落頻率隨斯脫羅哈數(shù)以及建筑寬度變化而變化,，因此,，通過(guò)扭轉(zhuǎn)以及逐漸內(nèi)收的體型，建筑寬度在不斷改變,，從而使漩渦脫落不能有效組織起來(lái),，可有效降低結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向荷載和橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)頂部加速度。風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果表明螺旋扭轉(zhuǎn)體型可比常規(guī)體型降低風(fēng)荷載40%,，10年一遇風(fēng)荷載作用下頂部加速度為0.08m /s2;而國(guó)內(nèi)另一幢類似結(jié)構(gòu)體系,、高度及高寬比的規(guī)則體型的超高層建筑頂部風(fēng)振加速度為0.20m/s2。 由于外幕墻結(jié)構(gòu)為附屬結(jié)構(gòu),，不參與抵抗風(fēng)荷載,，主體結(jié)構(gòu)建筑體型與結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系布置不對(duì)稱，在風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn),，在結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別重視,。 2.2 結(jié)構(gòu)體系 目前國(guó)內(nèi)外建筑高度400m 及以上的超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系主要有巨型空間框架-核心筒-外伸臂結(jié)構(gòu)體系(簡(jiǎn)稱體系1)以及巨型框架支撐-核心筒-外伸臂結(jié)構(gòu)體系(簡(jiǎn)稱體系2) 兩種(表1)。 結(jié)構(gòu)布置基本呈現(xiàn)以下特點(diǎn): 構(gòu)件超大巨型且周邊布置,，空間結(jié)構(gòu),、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)與豎向承重結(jié)構(gòu)相結(jié)合，盡可能讓抵抗側(cè)向力的構(gòu)件處于軸壓狀態(tài)而不是受拉和受彎等,。 上海中心大廈是陸家嘴金融區(qū)的第三幢高度超過(guò)400m 的超高層建筑,。其結(jié)構(gòu)體系與已建成的金茂大廈、上海環(huán)球金融中心有相似之處,，如均采用了鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)體系和伸臂桁架系統(tǒng),，核心筒均為鋼筋混凝土剪力墻，巨柱均采用SRC 柱,。該結(jié)構(gòu)體系較好地滿足了建筑低區(qū)辦公,、高區(qū)酒店的混合建筑功能需求，也適應(yīng)了我國(guó)建筑材料和施工技術(shù)的特點(diǎn),。 工程實(shí)踐表明,，在高度400m 及以上的超高層建筑中普遍采用巨型框架-核心筒-外伸臂結(jié)構(gòu)體系。該體系是超高層建筑結(jié)構(gòu)體系發(fā)展的趨勢(shì)之一,，結(jié)構(gòu)效率較高,，能適應(yīng)綜合建筑功能的需求，在國(guó)內(nèi)有一定的設(shè)計(jì),、施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,。因此，上海中心大廈結(jié)構(gòu)體系是成熟可行的,。 3 風(fēng)荷載 上海中心結(jié)構(gòu)高度接近600m,，高寬比達(dá)到7,，結(jié)構(gòu)自振周期達(dá)到9s，對(duì)如此細(xì)柔的超高層建筑,，風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)控制性荷載之一,。風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)極其敏感，有必要進(jìn)行細(xì)致的風(fēng)洞試驗(yàn),，并與規(guī)范計(jì)算風(fēng)荷載進(jìn)行對(duì)比,。 3.1 規(guī)范計(jì)算的風(fēng)荷載與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 風(fēng)洞試驗(yàn)采用的風(fēng)剖面和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》( GB 50009—2001) ( 簡(jiǎn)稱荷載規(guī)范)風(fēng)剖面的比較見圖3。  根據(jù)加拿大RWDI 公司提供的風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告,，100年回歸期梯度高度(500m處)的平均風(fēng)速為50m/s，換算成荷載規(guī)范的10min 平均風(fēng)速約為53.2m/s,。 總體上圖2 中兩條曲線變化趨勢(shì)相近,，數(shù)值大小比較接近，可以認(rèn)為風(fēng)洞試驗(yàn)和荷載規(guī)范的風(fēng)剖面是基本吻合的,。但兩者仍存在一定的區(qū)別: 1 ) 梯度高度的差異,，風(fēng)洞試驗(yàn)梯度高度為500m，荷載規(guī)范梯度高度為400m; 2) 梯度高度以上,，荷載規(guī)范風(fēng)速不再變化,，風(fēng)洞試驗(yàn)的風(fēng)速則繼續(xù)增大; 3) 大部分高度(0～ 540m) ，風(fēng)洞試驗(yàn)的風(fēng)速比荷載規(guī)范的小5%～10%,，由于風(fēng)壓與風(fēng)速之間為平方關(guān)系,，風(fēng)洞試驗(yàn)的風(fēng)壓系數(shù)將比荷載規(guī)范的小10% ～ 20%。上海中心形狀介于截角三角形和圓形之間,，假設(shè)體型系數(shù)取截角三角形和圓形的平均值,。考慮到上海中心平面沿高度扭轉(zhuǎn)120°,，對(duì)于同一風(fēng)向,，不同高度處體型系數(shù)會(huì)有所差別,，在順風(fēng)向風(fēng)荷載計(jì)算時(shí),，取正反兩個(gè)方向(0.89 和0.75)的平均值，即體型系數(shù)取0.82,。荷載規(guī)范風(fēng)荷載與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表2,，  順風(fēng)向荷載相差較少，橫風(fēng)向荷載差異較大,，主要原因是復(fù)雜體型建筑的橫風(fēng)向作用理論研究尚未成熟,，荷載規(guī)范的橫風(fēng)向計(jì)算主要針對(duì)規(guī)則體型。 3.2 阻尼比取值 根據(jù)大量超高層建筑在風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)阻尼比實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看,，高度大于250m 建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比在0.5%～1%之間,，且有隨著結(jié)構(gòu)高度的增加，阻尼比呈逐步下降的趨勢(shì),。上海環(huán)球金融中心的阻尼比實(shí)測(cè)值表明,，結(jié)構(gòu)前3 階振型的阻尼比分別為0.43%，0.46%和1.08% ,，前21 階振型的阻尼比在0.13% ～ 1. 21% 之間,。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于結(jié)構(gòu)固有阻尼比較難精確估計(jì),，因此一般采用較低阻尼比來(lái)保守地計(jì)算分析結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載以及舒適度,，并通過(guò)加大結(jié)構(gòu)剛度來(lái)滿足動(dòng)力響應(yīng)。另一途徑就是增加補(bǔ)償阻尼,，如采用TMD 或是其他粘滯阻尼來(lái)獲得結(jié)構(gòu)確定的阻尼,，減小風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力效應(yīng)。我國(guó)規(guī)范建議的混凝土結(jié)構(gòu)阻尼比5%,、混合結(jié)構(gòu)阻尼比3. 5%,、鋼結(jié)構(gòu)阻尼比2% 僅適用于地震作用，應(yīng)用在超高層風(fēng)荷載設(shè)計(jì)中是不合適的,，主要因?yàn)樵诘卣鹱饔孟陆Y(jié)構(gòu)允許局部破壞吸收能量來(lái)獲得阻尼,，而風(fēng)荷載相對(duì)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，且不允許結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性變形時(shí)間較長(zhǎng)從而導(dǎo)致疲勞失效,。原設(shè)計(jì)采用的100 年一遇,、4% 阻尼比( 用于結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算) ，高估了結(jié)構(gòu)自身的阻尼比,。根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果,，4% 阻尼比的風(fēng)荷載取值與2% 阻尼比相比減小30% 左右，對(duì)結(jié)構(gòu)變形控制,、強(qiáng)度校核均有不利影響,。考慮到我國(guó)規(guī)范對(duì)超高層建筑的層間位移等限值要求較嚴(yán),，參照北美地區(qū)對(duì)層間位移的設(shè)計(jì)要求,，對(duì)正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算( 如層間位移計(jì)算) ，其阻尼比采用4%是可以接受的。 4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 上海中心大廈塔樓采用鉆孔灌注樁,，樁基直徑1m,，有效樁長(zhǎng)51. 2m，樁端入土深度約82m,，樁端持力層為層⑨2-1粉細(xì)砂層,，采用樁端后注漿，單樁承載力特征值10 000kN,，共有955 根樁,。塔樓基礎(chǔ)筏板面積8 623m2 ，厚度6m,，基礎(chǔ)埋深30. 8m,。基礎(chǔ)筏板的沉降和內(nèi)力分析采用華東院自主研發(fā)的《高層建筑樁箱,、樁筏底板沉降及內(nèi)力計(jì)算高精度有限元程序》( PWMI) ,。該軟件在彈性范圍內(nèi)對(duì)樁-土、筏板,、上部結(jié)構(gòu)墻體分別采用群樁相互作用理論,、厚板理論、梁?jiǎn)卧Ｐ湍M進(jìn)行分析,。在結(jié)構(gòu)豎向荷載作用下,，最大樁頂沉降為153mm( 核心筒區(qū)域) ，最小樁頂沉降為105mm( 角柱邊緣) ; 最大樁頂反力8 310kN( 核心筒區(qū)域) ,，最小樁頂反力5900kN( 角柱邊緣) ,。 根據(jù)PWMI 計(jì)算得到的樁頂反力與位移，可以初步反算得到每根樁的彈簧剛度,。為了便于計(jì)算,，將其取值進(jìn)行歸并后分為兩個(gè)區(qū)域，即核心筒區(qū)和其他區(qū)域( 圖4) ,， 兩個(gè)區(qū)域的樁基彈簧剛度分別為55,，65kN /mm。原設(shè)計(jì)采用的樁基彈簧剛度分別為97. 5,，152kN /mm,，其最大樁頂沉降為72mm。第三方獨(dú)立審核采用的樁基彈簧剛度比原設(shè)計(jì)偏小,，導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降以及筏板彎矩值偏大,。筆者建議基礎(chǔ)底板沉降計(jì)算采用規(guī)范沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，并參考與本工程樁長(zhǎng)和樁端持力層接近的實(shí)際工程的沉降實(shí)測(cè)值,。 5 巨型框架 巨型框架由8 根巨柱( 結(jié)構(gòu)6 區(qū)以下增加4 根角柱) 和位于設(shè)備層的環(huán)帶桁架組成,，是塔樓抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系和承重結(jié)構(gòu)體系的重要一環(huán)。巨型框架由于構(gòu)件截面巨大,，長(zhǎng)度( 或跨度) 較大,，與常規(guī)梁柱剛接的框架結(jié)構(gòu)受力有較大區(qū)別，其構(gòu)件的布置與設(shè)計(jì)也有其特殊性,。 5．1 巨型框架承擔(dān)內(nèi)力 由巨柱組成的巨型框架在結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系中貢獻(xiàn)較大,，巨型框架在風(fēng)荷載、地震作用下承擔(dān)的基底剪力與傾覆彎矩占到總內(nèi)力的50% 與70% 以上,。多遇地震作用下各層剪力值及其分配如圖5所示,。 從圖中可以明顯看出在伸臂層剪力墻剪力反號(hào)的特點(diǎn)。值得注意的是地震作用下的剪力分配,，由于采用地震反應(yīng)譜分析所得內(nèi)力結(jié)果恒為正值,，故選取反應(yīng)譜分析所得地震剪力按靜力施加于結(jié)構(gòu)各層得到各層剪力分配。本工程巨型框架底層承擔(dān)的基底剪力占總剪力的50%左右,，與常規(guī)框架-核心筒結(jié)構(gòu)中框架承擔(dān)剪力比例不到10% 相比,，差異顯著。主要原因有以下兩點(diǎn): 1) 外框巨柱總的截面面積與核心筒剪力墻的截面面積基本相當(dāng),，兩者抗剪剛度相差無(wú)幾; 2)由于6 道伸臂桁架的作用,，巨柱在水平荷載作用下產(chǎn)生較大軸力。以底層巨柱為例,，多遇地震下巨柱的軸力為100MN 左右,。巨柱傾斜角度為86.7°，巨柱軸力由于柱子傾斜分解產(chǎn)生的水平分力約為樓層水平總剪力值的28% ～ 43%,。因此,，巨型框架承擔(dān)的水平剪力主要為傾斜巨柱的軸力貢獻(xiàn)量。 5.2 巨柱設(shè)計(jì) 5.2.1 巨柱受力特點(diǎn) 在水平荷載或豎向荷載作用下,，巨柱以承受豎向軸力為主,，單荷載工況下巨柱軸力分布見圖6。 從圖中可看出: 1) 在重力荷載(恒載+ 活載) 作用下,，在各區(qū)環(huán)形桁架處由于上部轉(zhuǎn)換荷載的增加,，巨柱軸力突然增加; 2 ) 在小震組合下，由于伸臂桁架 的協(xié)同作用,，巨柱軸力在加強(qiáng)層處也突然增大; 3 )在小震組合下,，巨柱均未出現(xiàn)受拉情況; 4 ) 在中震組合下，自2 區(qū)開始巨柱出現(xiàn)受拉情況,，但拉力與截面抗拉承載力的比例基本小于0. 5; 5 ) 巨柱截面分別采用線單元與Solid 實(shí)體單元模擬,，對(duì)塔樓的受力性能如剛度、內(nèi)力分布等差別不大,，在整體結(jié)構(gòu)分析時(shí)可以簡(jiǎn)化,。 5.2.2 承載力校核 巨柱采用型鋼混凝土矩形截面(SRC柱)截面尺寸由下至上從3. 7m × 5.3m 至1. 9m×2.4m 逐漸變化,。典型巨柱截面布置如圖7 所示， 由三個(gè)H型鋼通過(guò)兩塊腹板連接,，形成“目字形”截面,，巨柱含鋼率約為4%～5%。巨柱在水平荷載組合下為雙向偏壓構(gòu)件,，承載力校核時(shí)直接采用承載力三維空間曲面進(jìn)行校核,。以樓板提供的側(cè)向剛度作為巨柱的彈性約束，對(duì)巨柱進(jìn)行彈性屈曲分析,，根據(jù)計(jì)算得到的屈曲荷載反算巨柱的計(jì)算長(zhǎng)度,。計(jì)算結(jié)果表明，有限的樓板剛度對(duì)巨柱平動(dòng)提供的側(cè)向約束,，雖不能保證巨柱的計(jì)算長(zhǎng)度取為樓層高度,，但可滿足巨柱臨界計(jì)算長(zhǎng)度的剛度要求。因此,，承載力校核時(shí)不考慮軸向力的偏心距增大系數(shù),，即取η = 1. 0;但按《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 138—2001)中6. 1. 5 條的規(guī)定考慮兩個(gè)受彎方向的附加偏心距ea。巨柱內(nèi)力按照有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行了內(nèi)力調(diào)整,，如結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),、樓層剪力調(diào)整系數(shù)等。巨柱承載力校核見圖8,， 從校核結(jié)果可以得出如下結(jié)論: 1)中震組合下的巨柱內(nèi)力一般均大于風(fēng)荷載,、小震組合下的內(nèi)力; 2)每區(qū)的底層柱由于軸力較大，考慮 附加偏心距后的彎矩也較大,，承載力要求比每區(qū)的頂層柱高; 3)風(fēng)荷載,、小震與中震組合下的巨柱內(nèi)力點(diǎn)均位于其三維空間承載力面內(nèi)，巨柱的承載力 基本滿足要求,。 5. 3 環(huán)帶桁架布置 塔樓從下至上在每個(gè)區(qū)的設(shè)備層均設(shè)置了環(huán)帶桁架,。環(huán)帶桁架主要有兩個(gè)作用: 1) 作為結(jié)構(gòu)次框架柱的轉(zhuǎn)換桁架以及設(shè)備層徑向桁架的支點(diǎn); 2) 與外側(cè)巨柱一起形成巨型框架，參與抵抗水平荷載,。 塔樓結(jié)構(gòu)平面為圓形,，巨柱與角柱之間的環(huán)帶桁架為環(huán)形，最大跨度為25m,。計(jì)算分析表明,，在各荷載組合中，環(huán)帶桁架桿件的內(nèi)力中豎向荷載作用占較大的比例,，且環(huán)帶桁架存在較大扭矩,。原設(shè)計(jì)的環(huán)帶桁架采用雙榀桁架的布置方式，以形成空間作用,。該布置形式一方面加強(qiáng)環(huán)帶桁架的抗扭剛度和承載力,，提高豎向荷載下的結(jié)構(gòu)冗余度,，另一方面也增強(qiáng)了環(huán)帶桁架參與抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的作用。但其雙榀空間桁架的負(fù)面作用也是顯而易見的: 1) 各區(qū)的次框架柱支承于外側(cè)環(huán)帶桁架,，對(duì)整體空間桁架而言有較大的偏心作用,，反而形成更大的扭矩; 2)由于雙榀桁架間距僅為1. 5m，為了形成空間作用,，在兩榀桁架上下弦以及腹桿之間設(shè)置連接鋼板，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和施工極其復(fù)雜,，且影響了設(shè)備層的建筑使用空間,。 筆者認(rèn)為，對(duì)本工程來(lái)說(shuō)采用單榀環(huán)帶桁架更為合理,，受力更加明確連接構(gòu)造簡(jiǎn)潔,，也可以節(jié)約桁架用鋼量上千噸，主要基于以下考慮: 1)由于在塔樓底下6 個(gè)區(qū)域增加了4根角柱,，環(huán)帶桁架跨度大為減少,，在豎向荷載作用下的桁架扭矩也相應(yīng)減小; 2) 在塔樓抗側(cè)力體系中，對(duì)抗側(cè)剛度貢獻(xiàn)最大的是巨柱,、核心筒以及伸臂桁架系統(tǒng),，環(huán)帶桁架僅起虛擬伸臂作用，作用相對(duì)較小,。加強(qiáng)環(huán)帶桁架剛度對(duì)提高整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度作用效率不高,。計(jì)算表明，雙榀環(huán)帶桁架與單榀環(huán)帶桁架相比,，結(jié)構(gòu)自振周期以及結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移的變化在5% 以內(nèi); 3 ) 單榀環(huán)帶桁架與上下弦樓蓋共同作用也可以形成空間作用,，共同抵抗扭矩。對(duì)上述兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)布置形式的環(huán)帶桁架進(jìn)行豎向荷載下的對(duì)比分析,。其中模型1 在內(nèi)外側(cè)環(huán)形桁架的上下弦桿以及豎腹桿之間設(shè)置了30mm 厚的鋼板,，使內(nèi)外圈桁架能夠形成箱體，抵抗扭矩的作用; 模型2 僅設(shè)外側(cè)桁架,，去除了內(nèi)側(cè)桁架,。分析結(jié)果表明，模型1 與模型2 在桁架上弦與桁架下弦( 桁架跨中位置) 沿徑向水平變形差異很小,，而桁架上弦的豎向變形相差大約30%,。此對(duì)比結(jié)果說(shuō)明桁架的扭轉(zhuǎn)變形差異較小，豎向變形差異較大主要是桁架抗彎剛度的區(qū)別,，由于模型1 中內(nèi)外側(cè)兩榀桁架參與抗彎,，而模型2 中僅外側(cè)單榀桁架參與抗彎，而非桁架扭轉(zhuǎn)變形增大引起的差異,。造成此種現(xiàn)象的主要原因是環(huán)帶桁架下弦與設(shè)備層樓蓋( 樓板厚度加強(qiáng)為200mm) 連接,，上弦與徑向桁架的上弦桿以及樓蓋連接,。徑向桁架的上弦桿以及樓蓋受拉，與環(huán)形桁架下弦桿連接的樓板受壓,，共同抵抗豎向荷載產(chǎn)生的扭矩,。由此共同作用產(chǎn)生的抗扭剛度占環(huán)形桁架整體抗扭剛度的大部分，而內(nèi)外側(cè)雙榀桁架共同作用形成的抗扭剛度反而作用較小,。 6 鋼桁架節(jié)點(diǎn)連接 本工程伸臂桁架,、環(huán)帶桁架以及徑向桁架等鋼構(gòu)件截面大，鋼板厚度超100mm,，給構(gòu)件的制作,、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝帶來(lái)了極大難度。原設(shè)計(jì)要求桁架桿件的現(xiàn)場(chǎng)連接節(jié)點(diǎn)均采用高強(qiáng)螺栓連接,。如伸臂桁架斜桿采用H 形截面,，最大的截面尺寸為H1000×1600×100 ×100。現(xiàn)場(chǎng)拼接采用雙剪形式的摩擦型高強(qiáng)螺栓連接( 高強(qiáng)螺栓為M30,，10.9 級(jí),，摩擦系數(shù)0. 5) 。按桿件設(shè)防烈度地震內(nèi)力要求,，節(jié)點(diǎn)軸力設(shè)計(jì)值約為90 000kN,，需設(shè)置高強(qiáng)螺栓240個(gè);按桿件屈服強(qiáng)度的1. 2 倍設(shè)計(jì)需設(shè)置高強(qiáng)螺栓257 個(gè)( 高強(qiáng)螺栓抗剪承載力取極限承載力).節(jié)點(diǎn)連接板長(zhǎng)度接近2000mm。筆者認(rèn)為,高強(qiáng)螺栓連接可靠性較好,，施工速度快,，施工質(zhì)量易保證且易檢驗(yàn)，在構(gòu)件板厚適中的前提下是應(yīng)優(yōu)先考慮的節(jié)點(diǎn)形式,。但在本工程桁架構(gòu)件分段較多,、構(gòu)件板厚超厚的情況下，有以下幾個(gè)問(wèn)題需要探討: 1) 上述節(jié)點(diǎn)連接板與板件的總厚度為330mm,，大于螺栓直徑的10 倍,，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50017—2003)要求,，宜在工程中進(jìn)行試驗(yàn)以確定施工時(shí)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)( 高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力,、摩擦面的處理和摩擦系數(shù)) 以及螺栓抗剪承載力的取值。螺栓群的剪力分布和傳力機(jī)制需詳細(xì)研究; 2) 高強(qiáng)螺栓數(shù)量較多時(shí),，孔前摩擦力傳遞較少,，需考慮螺栓孔對(duì)桿件截面的削弱作用，容易造成桿件凈截面的承載力不足,，需對(duì)桿件進(jìn)行凈截面的強(qiáng)度校核,，或?qū)U件加厚板厚; 3)大量超長(zhǎng)、超厚連接板的用鋼量大幅增加,，同時(shí)節(jié)點(diǎn)區(qū)的增大使桿件的截面特性發(fā)生變化,，從而對(duì)結(jié)構(gòu)剛度和內(nèi)力傳遞產(chǎn)生影響; 4)本工程現(xiàn)場(chǎng)拼接節(jié)點(diǎn)數(shù)多,、螺栓連接數(shù)量巨大、螺栓施工空間小等特點(diǎn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加工,、安裝精度要求較高,，施工較為困難。 由于上述原因,，筆者認(rèn)為在板厚較厚的節(jié)點(diǎn)采用焊接形式更為合理,。造船技術(shù)廣泛采用焊接，鳥巢( 國(guó)家體育場(chǎng)) ,、CCTV 新臺(tái)址大樓以及上海環(huán)球金融中心等工程的厚板焊接技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)可以借鑒和參考,。當(dāng)然，焊接殘余變形,、應(yīng)力等對(duì)節(jié)點(diǎn)的延性,、施工質(zhì)量影響,，高空焊接以及易受天氣因素制約等也需要仔細(xì)考慮,。最終桁架節(jié)點(diǎn)連接采用了焊接和螺栓混合應(yīng)用，在板件厚度較厚時(shí)采用焊接,，板件厚度較小時(shí)采用螺栓連接,，取得了保證施工質(zhì)量、施工速度,、可靠性和結(jié)構(gòu)造價(jià)的平衡,。 (來(lái)源:汪大綏， 包聯(lián)進(jìn),， 姜文偉,， 王建， 周建龍——《上海中心大廈結(jié)構(gòu)第三方獨(dú)立審核》,?！敖ㄖY(jié)構(gòu)土木在線”編輯整理。轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明前述文字,。)
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