近日，正在建设中的人民日报新大楼因披上一层酷似IPHONE5S的“土豪金”备受关注。尽管其建筑外观颇受争议，但为实现其复杂造型的结构设计还是颇为可圈可点。

关于建筑设计，人民日报新大楼设计师、东南大学建筑学院教授周琦如是解释：建成后的大楼将有两层表皮，现在的金黄色表皮为建筑外体内层，由铝合金和岩棉构成，起保温防雨的作用。在这层表皮外，还将有一层由琉璃棍编织而成的银白色外层。竣工后，灯光经由这两层表皮的折射，将有一种晶莹剔透类似于“灯笼”的效果。

人民日报社新办公楼坐落于北京CBD的中心区域，并与其西南方的CCTV新址大楼遥相呼应，成为该地区又一新的地标性建筑。该工程由国际会议中心、图书馆、报业大厦等一系列建筑所组成。建筑造型以圆形为母题，根据场地固有条件变形生成，塔楼的建筑高度约为150m。

建筑从三个“角”上以外凸浑圆的巨大钢柱沿弧线直接交汇到楼顶，三面的玻璃幕墙则是内凹的曲面，整个造型简洁，并且十分节约造价。该建筑预计总价将逾50亿人民币。

尽管项目建筑造型颇受争议，但为实现其复杂造型的结构设计还是颇为可圈可点。以下进行设计要点解析。

1 工程概况及结构设计难点

工程主楼和附楼各一幢，主楼地上32层，标准层层高4.5m，主屋面高度为148.8m，结构最大高度为180m。附楼4层，中间间隔规划道路，地下设置满堂地下室3层。总建筑面积约14万m2。

建筑主体造型通过对椭球体进行的平面和竖向拉伸，再用三个曲面分别切割南侧、北侧及东侧。各层建筑平面均在变化，下部楼层是逐渐外伸由小变大，层15达最大平面尺寸，上部楼层是逐渐由大变小，至180m高度汇交于一点。主楼楼层围绕垂直筒体均以办公用途为主，局部设有多个演播室，分别布置于不同楼层。

层4结构平面图

建筑体形、平面及功能布置对结构设计的主要影响有：1）结构的中心部分呈葫芦形，在南北方向有效宽度较小，中部最小尺寸约为6m，为主屋面高度的1/25，导致中心部位抗侧力构件的刚度严重不足，在两主轴方向刚度不协调。2）楼板开洞的位置较多，导致部分楼层质量中心突变，刚度中心偏离较多，同时西侧弧形桁架和中心部分联系较弱。3）角部斜立的竖向构件外倾和内收的尺寸较大，且向两侧伸展，呈现双向的弯曲造型；构件的空间定位、受力机理较复杂；楼层平面的梁和板存在较大的轴力去平衡倾斜桁架柱内竖向荷载作用导致的水平分量。4）复杂的空间体形和内部功能空间的变化，给结构设计带来较大难度。如何有效地组织结构的竖向构件，同时形成高效的抗侧力系统，是本工程结构设计面临的最大挑战。

主体结构体型特征和难点

2 结构选型

考虑到人民日报社为国家重要的媒体和宣传部门，按规范《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223—2008）第5.4.4条，参考国家级的广播电视建筑，将本工程主塔楼抗震设防类别确定为重点设防（乙）类建筑。根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）之附录A，拟建场地的抗震设防烈度为8度（0.20g），设计地震分组为第一组。由于建筑平面的原因，本工程如采用钢筋混凝土核心筒的抗侧力方案，较难满足规范要求的层间侧移指标和结构性能化目标的要求，经过方案比选，最终选用了钢框架加屈曲约束支撑(BRBs)的结构形式。

由于建筑造型及功能的需要，结构平面布置随楼层不断变化，芯筒部分由钢箱柱、BRBs和钢梁组成，几何尺寸由下至上保持一致，有效保证结构竖向抗侧刚度连续。端部的组合桁架柱则随着建筑体型的变化而变化，西侧组合桁架柱最外侧轮廓投影突出底部轮廓14.2m，采用钢管柱和普通支撑组合桁架形式；东侧组合桁架柱弧度较小，桁架内部未设支撑。

3 屈曲约束支撑的布置

支撑布置应均匀且相对集中，均匀是为使每榀支撑桁架分担恰当的水平荷载，相对集中是为提高支撑桁架的有效高度，提高材料的使用效率。同时支撑布置必须满足门洞布置等建筑功能的需求。

芯筒区支撑布置平面图

在地震荷载作用下，由下至上各楼层的层间剪力均匀地逐渐减小，相应的支撑刚度（截面）也逐渐减小。高层建筑中框架支撑体系的受力特征和框架剪力墙结构体系的受力特征一致，在水平荷载作用下，在中下部楼层，支撑（剪力墙）承担主要的楼层剪力，在中上部楼层，框架承担主要的楼层剪力。这也使高层建筑中上部楼层支撑的布置，特别是屈曲约束支撑的布置具有很大的优化空间。

4 弧形组合桁架布置及受力特点

在结构平面的西侧，由于建筑造型和平面功能的原因，必须由西侧弧形并呈双向伸展的组合构件去承担较大跨度的竖向荷载，其东西方向在层15较底层外凸达14m，上部内收达22m；南北方向中间最大宽度较底层外凸11m。由于结构平面中心部位的抗侧刚度不足，此弧形组合桁架同时是协助抵抗水平地震作用的关键构件。

5 环桁架的设置

环桁架一般是超高层带伸臂结构中为协调外框柱的竖向变形而设置的。为加强西侧弧形桁架和主体部分的共同工作，在层4，16（避难层）和层29分别增设了3道环桁架。增设环桁架导致结构的整体抗侧刚度相应增大，相应导致了地震力的增大，两者相抵，有无设置环桁架对结构的层间变形分析结果影响较小；但环桁架导致了结构竖向抗侧刚度的突变，结构层间位移角也呈现了相应的突变。

多遇地震作用下结构层间位移角

传统带伸臂高层建筑中的环桁架，协同外框柱中的轴力，使和伸臂相连的外框柱也能提供部分的抗倾覆能力。本工程的环桁架相当于沿结构平面环向加“箍”，主要目的是加强西侧的桁架组合柱和中部及周边框架的整体性，为避免对建筑功能造成过大影响，仅设置了3道环桁架。由于环桁架相对芯筒部分的抗侧刚度大较多，水平剪力在环桁架上下楼层的重新协调分布较严重，因此对环桁架上下楼层的楼板采取了适当加厚和配筋予以加强的措施。

6 结语

人民日报社报刊综合业务楼是国内第一幢全面采用屈曲约束支撑为主要抗侧力构件的高层钢结构建筑。屈曲约束支撑框架和中心支撑框架一样，支撑是抗震设计的第一道防线，框架自身仍然需要一定的抗侧能力，才能确保结构在遭遇超越设防烈度地震作用下结构的安全。尽管屈曲约束支撑其自身拉压均可屈服，可起到耗散地震能量的作用，但在高层转自：建筑结构-公众号中框架梁端塑性铰仍然是主要的耗能构件；屈曲约束支撑的设计既要满足小震不坏的性能目标，又要确保在设防烈度以上能尽可能多地屈服耗能，以保护主体框架结构。主体结构同时具有平面、竖向不规则，主要构件形态复杂等特性。通过对复杂弧形组合桁架承重和抗侧的受力分析及构造加强，确保了其和整体结构的协调一致；通过性能化软件进行的评估分析，也验证了结构性能化目标的合理性，有效保证了结构安全。

项目2009年中标，当年10月施工，预计2014年5月竣工。

更多详情请关注：

《转自：建筑结构-公众号》期刊2012年9期《人民日报社报刊综合业务楼结构设计》，作者：孙逊，崔永平,黄明，高仲学，郭洋波，蒋剑峰，单位：东南大学建筑设计研究院。

《转自：建筑结构-公众号》期刊2012年9期《人民日报社报刊综合业务楼动力弹塑性时程分析》，作者：孙逊，方立新，邱一峰，战龙龙，陈庚俊，单位：东南大学土木工程学院。

《转自：建筑结构-公众号》期刊2012年11期《人民日报社报刊综合业务楼施工模拟分析》，作者：何远，孙逊，方立新，单位：东南大学建筑设计研究院。

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