[分享]摩天楼——绿地金茂国际金融中心

发表于2020-04-23     392人浏览     1人跟帖     总热度:535  

来源:SOM设计事务所,获授权转载。
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江苏第一高楼:绿地金茂国际金融中心(效果图) © SOM

RBS结构顾问项目——绿地金茂国际金融中心,目前已完成全部桩基施工,结构施工正在稳步推进中。这座高耸的塔楼从江北新区乃至南京主城区都将能够看到,将成为南京天际线上的又一夺目标志,成为南京天际线上一道璀璨的风景。让我们提前窥看一下这个江苏第一高楼有什么亮眼之处。


江北新区发展的新标志

南京是中国东部重要的省会城市,位于中国东部沿海经济带与长江经济带的交汇节点上,是具有重要战略意义的经济重镇和联系东西部经济活动的交通枢纽。

在“拥江发展”战略的推动下,江北新区对南京来说尤为重要,在建的江北新区中央商务区规划有多条地铁线路在此交汇贯通,地理位置优越。

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图片版权 © SOM

河流和绵延连续的绿化带是新区总体规划的灵感来源,而环绕商业的人行通道和新建的轨道交通步行通道在地面和地下相互交汇。

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绿地金茂国际金融中心位于江北新区中央商务区的核心位置 © SOM

建成后,从周边公园、江北新区乃至南京主城区都能看到高耸的塔楼,建成后将成为南京天际线上的又一夺目标志。项目已经于2019年5月动工建设。

绿地金茂国际金融中心主结构高度478.70米,塔楼顶冠高度约为21米。塔楼包含地上104层和地下5层,塔楼地上建筑面积约为270,500平米,与主楼相邻的三层高裙房地面以上部分与主楼通过抗震缝分开。

作为多功能项目,写字楼、高端酒店、国际社区和优质教育等多元业态届时都将成为大楼的座上客。

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塔楼底部将在临街主要路口打造充满活力的街区,地铁线路、公交、人行通道、地下通道带来便利的无缝到达方式。

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对行人友好的小尺度街区、绿树成荫的街道和步行道塑造出适宜居住、适宜工作的乐活社区,项目也是中国“海绵城市”技术运用的典范。

这里宜人的环境、便利的交通和繁荣的商业集群将使塔楼成为南京首屈一指的多功能塔楼。


结构体系

(RBS担任项目的结构顾问)

塔楼的结构系统由几个互补的体系组合而成,各体系之间相互依存又相互协调,能有效抵御作用于塔楼的重力和侧向力。

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从左往右:核心筒+外伸桁架、巨柱、外围桁架 © SOM

南京市位于中等烈度地震区域,并有中等强度的风荷载。因此采用刚性延性兼顾的抗侧系统是恰当的选择。塔楼的主要抗侧系统包括钢筋混凝土核心筒,并与角部的组合巨柱在机电层通过伸臂桁架连接。

塔楼的核心筒由钢筋混凝土剪力墙组成,为塔楼提供较大的抗侧及抗扭刚度,并且允许在大震下通过连梁的塑性变形消耗能量。

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周边框架由钢柱和钢梁组成,用于补充主要抗侧系统的刚度并提供额外的延性 © SOM

在每个角落设置两个巨柱,并通过深框架梁连接。由这些巨柱及框架梁组成的框架在遭遇较高震级时能提供额外的延性。

塔楼的重力系统采用位于周边框架和中央核心筒之间的钢梁。在办公区,3米间距的梁支承组合楼板。在酒店区,梁间距为4.5米,与酒店隔墙一致。混凝土核心筒则采用钢筋混凝土梁板系统。

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图片版权 © SOM

为最大化巨柱系统的材料效率,沿塔楼一定高度将周边柱转换至建筑的角部。通过这种方式,将支承重力所需的柱子材料放在对建筑抗侧刚度最有效的位置。

对于重力荷载的转换通过三个空中大堂层的拱结构来实现。拱的形式可以简单高效地转换重力荷载,并在空中大堂形成无柱空间。


拱结构设计

塔楼周边框架中的拱结构是本项目最大的设计特色。

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拱几何形式 © SOM

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拱结构通常出现在大跨度结构中,例如中国传统的石拱桥,因为其构件只承受压力,因此材料效率很高。

采用拱进行结构转换,使得500米高塔楼周边柱子的尺寸保持在600毫米左右——与100米高度的塔楼类似。因此,用户视野受到的干扰被降至最低,同时也使空间的使用效率最大化。

塔楼周边柱子每隔一定楼层均采用一道拱进行转换。在确定上方柱子的荷载和位置后,根据拱构件只受轴向压力的条件,可以通过数学公式推导出拱转折点的位置。理论上这能使重力作用下的拱构件只受压、不受弯,使材料效率达到最高。

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塔楼周边柱子每隔一定楼层均采用一道拱进行转换 © SOM

在地震和风荷载等水平荷载作用下,拱结构的受力状况不像重力荷载作用下那样理想。为了增强结构安全,在拱转折位置设置了两根斜杆连接到巨柱,形成了拱桁架的形式。

另外,在拱的下方设置了环带桁架,从而进一步增强地震作用下的结构安全。

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图片版权 © SOM

拱结构会在两个拱脚产生较大的水平力。为了妥善解决这一问题,设计团队的结构工程师们设置了多道安全防线,位于拱底部的拉杆、拱两侧的巨柱,以及巨柱背后的撑杆,都能够承担全部的水平力,提供300%的安全保证。

不仅如此,拱上方的框架结构也可以通过空腹桁架作用承担全部重力荷载,因此,即使拱结构在极端条件下失效,上方的结构也没有倒塌之虞。
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巨柱截面视图 © SOM

拱脚节点非常复杂,其安全性也十分关键,设计团队的工程师采用有限元分析软件进行建模,并对钢结构和混凝土的应力进行了分析,确保在中震作用下节点能够保持弹性。

而高强度的Q390GJ钢材也将保证地震作用下节点的安全,为塔楼结构的正常工作提供保障。

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连接区域有限元网格的整体视图 © SOM


风洞试验

对于近500米高的塔楼,风荷载作用几乎与地震的作用等同甚至更高。对塔楼进行的风洞试验就是为了得到精确的风荷载数据。

风洞试验可以考虑当地的风气候和场地风环境,给出比设计规范更精确的风荷载数据,供结构设计和幕墙设计使用,也可以给出塔楼在风作用下的振动加速度,对人员的舒适度做出精确评估。

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图片版权 © SOM

本项目的风洞试验证明:在一年一遇、十年一遇的风荷载作用下,塔楼酒店和办公楼层的舒适度都显著优于ISO标准和加拿大著名风洞实验室RWDI的推荐值。

最后,SOM 及施工图设计单位华东建筑设计总院分别进行了两个独立的动力弹塑性时程分析。选取了重现期大约2000年的罕遇地震作用进行分析,拱结构未进入塑性,其它结构损伤程度不大,结构性能明显好于规范要求的“大震不倒”的设计目标。

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 发表于2020-04-23   |  只看该作者      

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