Ping An IFC
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平安金融中心
1、项目概述 2、风工程研究 3、地震工程 4、建筑结构体系发展与演变 5、结构设计
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1、项目概述
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PROJECT GOALS • Create a tower form which is not only iconic, but intelligent and environmentally responsible.
•Site location
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•Building area and section organization
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•Podium roof terrace •Podium atrium
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•Typical office layout
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•Top of Tower observation deck
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•Architecture, Structure, MEP Integration and Optimization– “Swiss Watch”
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3
•
SITE MLDa01AUser1 MLDa01AUser2 MLDa01BUser1 MLDa01BUser2 MLDa01CUser1 MLDa01CUser2
0.2 0.1 0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
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• •
中国建筑科学研究院工程抗震研究所提供实际强震记录、人工模拟地震加速度时 程。 小震和大震弹性时程分析与反应谱分析CQC的结构底部总剪力应在同一基础上进 行对比。单向输入反应谱和单向输入地震波时程的结果比较，只要求水平主方向 满足规范要求，不要求水平次方向也同时满足要求。每条时程曲线计算所得结构 底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，不大于135%；多条时程曲 线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%， 不大于120%。
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2、风工程研究
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Aerodynamic design of very tall buildings 高层建筑的空气动力设计
• For very tall buildings it is important to minimize wind loads or the design becomes too costly. 对高层建筑设计重要的是将风荷载 尽可能减少，否则其造价会很高
Target Site
Example showing terrain with 3 changes in roughness: n=3
V z03 z02 z01 Terrain z0
x3 > 50km
x2
x1
x
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Wind Properties at Site 场地风特性
Wind Properties:
•
•
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3、地震工程
• 工程场地地震安全性评价 • 地震动设计反应谱 • 实际强震记录和人工模拟地震加速度时程
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场地地震地质灾害评价
• 地基土液化 场地地表下的饱和砂层在Ⅶ度地震作用下不会产生液化，若本工程项 目的地下室或桩基直接座落在基岩上本场地可不考虑地基的砂土液化 问题。 软土震陷 本场地未发现淤泥质软土层，且主塔楼地基将直接建在基岩上，故不 可能发生软土震陷。 地表断层 研究结果表明，场地未发现有较大规模的断裂构造。场地附近的莲塘 断裂、横岗断裂、九尾岭断裂、大埔-牛尾坑断裂在中更新世有过活动 ，但断裂的活动性较弱，同时也距离场地较远，按《建筑抗震设计规 范》(GB50011－2001)的有关要求，可不考虑断裂在地震时对场地的 影响。
ETABS X向 层间位移角 位置-楼层号 重现期50年风荷载 规范限值 顶点位移角 首层层间位移角 h/542 L88 h/500 H/775 h/8561 Y向 h/617 L88 h/500 H/878 h/9738
• Minimize the use of energy and materials by designing an aerodynamic form and efficient structure.
PAIFC is applying for LEED Gold status.
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Design overview
Far-field simulation 远场模拟:
Use of spires and floor roughness to simulate overall wind profile and turbulence properties based on ESDU analysis. 根据ESDU分析结果由尖劈和粗糙元模拟。
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Conclusion Remarks 小结
• The Ping An IFC Tower has positive aerodynamic features that lead to reduced wind loads compared with traditional square building shapes. 平安国际金融中心大楼具有良好的气动外形，比传统的方形大楼的实际风荷载低 。 The structural design loads are governed by across-wind response. Therefore, they do not agree with the code estimates that are based on along-wind response. 结构设计风荷载由横风向响应控制。因此其结果与根据顺风向响应计算的规范风 荷载不一致。 The predicted building motions (accelerations and torsional velocities) are acceptable in terms of occupants’ comfort. 就大楼的居住舒适性而言，预计的大楼振动（加速度与扭转速度）是可接受的 。
Shell to simulate aerodynamic shape
Metal spine to simulate stiffness
Spine and shell together to simulate mass distribution
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Wind Profile Simulation 风剖面模拟
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实际强震记录和人工模拟地震加速度时程
• 基岩和地面的大震、小震共12组记录，所有的记录均取自《美国西部 强震观测资料》, 基岩小震记录号为：A011、F087、Y370；基岩大震 记录号为：A004、B024、B029；地面小震记录号为：N195、O210、 T286；地面大震记录号为：C048、H115、Q233。 人工模拟地震加速度时程大震、小震共12组。
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水平方向地震波转化后的场地运动反应谱（主方向），峰值加速度放大至 220gal，5%阻尼比
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4、建筑结构体系发展与演变
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投标方案
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结构方案
10层高室内庭院 室内庭院
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高区建筑平面
低区建筑平面
早期方案
方案报建阶段建筑结构方案
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5、结构设计
• • • • • 结构体系 超限情况 结构抗侧性能分析 结构分析主要结果 弹塑性动力时程分析
Importance of wind loads
•
•
Very tall buildings are often impacted by crosswind loading caused by vortex shedding. This crosswind loading is frequently larger than the along-wind loading.
Mean wind speed profile Wind turbulence profile Turbulence length scale
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Building motions in terms of occupants’ comfort 根据居住者舒适性的大楼振动验算
The predicted building motions (accelerations and torsional velocities) are acceptable for occupants’ comfort. 就大楼的居住舒适性而言，预计的大楼振动（加速度与扭转速度） 是可接受的 。
双层带状桁架
单层带状桁架
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伸臂桁架
二层高伸臂桁架
二层高伸臂桁架
4道伸臂桁架二层高伸臂桁架Fra bibliotek二层高伸臂桁架
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型钢筒体
Z7
13层以上型钢混凝土剪力墙
Z6
Z5
Z4
Z3 Z2
12层以下钢板混凝土剪力墙
Z1
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=
+
+
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劲性混凝土核心筒 +型混凝土巨柱 +钢外伸臂 +空间周边双桁架 +巨型斜撑 +V形支撑
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结构体系：巨型柱斜撑框架、伸臂桁架、筒体结构
巨型柱斜撑框架： 巨型柱、巨型斜撑、七道带状桁架、V形支撑 伸臂桁架： 四道伸臂桁架 筒体： 底部钢板混凝土剪力墙、 上部型钢混凝土剪力墙
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建筑与结构的和谐共存
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单层带状桁架
巨型斜撑框架
单层带状桁架
双层带状桁架
单层带状桁架
7道带状桁架
双层带状桁架
• •
•
Near-field simulation 近场模拟:
Proximity model that includes all surrounding buildings within 600m radius from the site and some major structures within 1200m radius. 包括600米半径内详细建筑物与1200米半径内主要建筑物的场地模型。