临清汪氏 发表于 2012-6-4 10:32:14

汪大绥是央视新大楼的结构设计师

      中国工程设计大师、华东建筑设计研究总工程师汪大绥说。高层建筑结构设计方面最难的是3个问题:倾斜、悬挑、扭转,央视新大楼占了2项。汪大绥和他的团队负责央视新大楼的结构设计。
  尤其是,央视大楼倾斜的方向和悬挑的方向是一致的,就更给人一种视觉上的“摇摇欲坠”感。

  “一个建筑方案的取舍,结构不一定是一个决定性因素,如果希望建筑成为一个标志的话,结构就会退居第二。”汪大绥说。
  在这种情况下,央视新大楼既要保证安全性,又要体现经济性,就给结构设计带来了很多需要研究的问题。

  对于高层建筑来说,抗震、抗风的最关键因素就是倾覆力矩,就是水平作用力与建筑高度的乘积。

  另外,建筑在地震作用下抗震性能的好坏,取决于建筑本身的延性,也就是建筑是否能在地震往复位移中快速地消耗地震的能量。“因此我们希望柱子有很好的耗能机制。”

  央视新大楼的柱子采用的是型钢组合柱,是由混凝土和钢两种材料组成的。出于抗震的要求,所使用的钢材必须要有很好的延性,可以发生很大的变形,但在变形耗能的过程中又不至于发生损坏。

  据介绍,一般建筑使用的型钢组合柱中钢的比例在10%~15%,但是央视新大楼出于对外形的考虑,希望柱子的尺寸小一点,因此提高了含钢率,达到了30%。“含钢量如此高的柱子,它的力学特性怎样,之前不知道。”汪大绥说。

  汪大绥解释说,测试含钢量30%的柱子延性,属于构件基本力学行为的试验,必须把含钢量从低到高,一点点做上去,做的时候还需要力的不同比例。要进行大量的试验,来验证高含钢率组合柱的受力性能。

  经过测试,30%高含钢率组合柱在大震作用下,延性和钢柱基本相近,具有很好的抗震性能。“虽然高含钢率组合柱是在央视新大楼特定条件下的产物,以后也没有必要推广,但重要的是我们摸到了高含钢率柱子的特性。”汪大绥说。

  另外,一般建筑的柱子只是在地震发生往复运动时局部受拉或瞬间受拉。而央视新大楼塔楼由于倾斜,有些柱子是永久性受拉。为了使永久性受拉柱坚固可靠,经受得住地震和大风的侵袭,设计还采用了高强(高强博客,高强新闻,高强说吧)度的锚栓,把柱子牢牢地锚固在底板里。

  “这是大楼唯一采用进口钢材的地方,锚栓受拉承载力达到每平方厘米1万公斤,一般建筑的使用也就是4000~5000公斤。这种做法在房屋建筑中也很少用到。”

  为了确保安全,汪大绥告诉记者,他们做了一个9米高的结构模型,按照最不利的荷载因素组合起来,放在一个能模拟地震的液压平台上,上面安装了数百个传感器,用来监控塔楼上1万多根构件的位移,并测量在不同情况下哪个部位承受的压力最大。“震到9度也没有震坏,确定是安全的。”

  如何实现需要的斜率? 对于这种从未实践过的建筑形式,央视新大楼的施工模拟显得异常重要。“大楼要通过特别的施工模拟分析,真实地反映建造过程中结构的受力状态。”

  倾斜的建筑,都存在P—△效应,也就是说,建筑结构在外力的作用下,会进一步增加侧移值,并且引起结构内部各构件产生附加内力。由于P—△效应的影响,将降低结构的承载力和结构的整体稳定。

  按照设计,央视大楼的塔楼倾斜度为6度,如果建筑在建造过程中不断加大倾斜度,“我们如何实现我们需要的斜率呢?”

  “也就是说,我们势必需要一个反向的变形,但每一个点要反向倾斜多少,不是一句话说得清楚的。我们需要根据施工过程中的变形情况反向变形,这对我们这个大楼非常重要。”

  而为了控制变形,建筑的重量越轻越好。但央视新大楼如此庞大,以至于仅钢结构自身就重达12.5万吨,再加上楼板及玻璃幕墙的重量以及施工过程中使用的荷载(设备、人)的重量,对控制结构变形提出了巨大挑战。

  “对于结构设计来说,除了结构自身的重量外,其他的荷载能晚点上就晚点上。等2个塔楼通过悬臂连起来后形成一个完整的整体后再施加其他重量,对结构变形的影响就比较小。”汪大绥说。

临清汪氏 发表于 2012-6-4 10:43:30

   汪孝安作为中方项目设计总负责人参加了设计, 因此央视新大楼的设计就有汪家的両名骨干。 http://rs.phpwind.net/E___4239ZHYXPWFG.gifhttp://rs.phpwind.net/E___4239ZHYXPWFG.gifhttp://rs.phpwind.net/E___4239ZHYXPWFG.gifhttp://rs.phpwind.net/E___4239ZHYXPWFG.gif

汪传海 发表于 2012-6-4 12:43:47

汪家能人辈出!

汪根远 发表于 2012-6-4 19:46:05

我们老汪家的骄傲!!

桃园汪银河 发表于 2012-6-4 20:50:18

引用第3楼汪根远于2012-06-04 19:46发表的 :
我们老汪家的骄傲!! http://www.iwangs.com/bbs/images/back.gif

感德汪筱芸 发表于 2012-6-12 21:26:24

我们老汪家的骄傲!!

汪大文 发表于 2012-8-31 15:05:13

好,有人才!
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