重庆来福士是全球最大的来福士项目,坐落于长江与嘉陵江两大河流的交汇处,由世界知名建筑师莫西•撒夫迪 (Moshe Safdie) 设计,瞩目的外形更体现了重庆作为航运枢纽的地位。“空中水晶廊桥”、“结构保险丝”是本次设计的瞩目。此外,重庆位于地震频繁地区,使其必须采用与类似建筑截然不同的结构设计和抗震分析。下面我们一起来看看全球最大的来福士项目:重庆来福士广场结构设计。
“ 空中 水晶廊桥 ”
八座微倾的摩天塔楼犹如江面上强劲的风帆,其中两座更高达350米。长400米的水晶廊桥在250米的高空连接起四座酒店、商场和休闲设施。只要置身这60层高的“空中花园”内,重庆的景致便可一览无余。
然而,以这种方式连接几座塔楼的时候,结构设计和施工都会变得复杂。一般而言,这种庞大的高空连体结构可分为两大类:要么相连的塔楼连成一体(如北京的中央电视台总部大楼),要么通过一系列伸缩缝使其在结构上相互独立(如新加坡的滨海湾金沙酒店)。
比起上述例子,重庆来福士的塔楼建得更高、更纤细,且位于宽阔开扬的河流交汇处,建筑物承受的风力情况复杂,八栋楼之间亦会互相影响,所以需要进行独立的风洞测试来确定风载荷。此外,重庆位于地震频繁地区,使其必须采用与类似建筑截然不同的结构设计和抗震分析。为此,设计单位在初始阶段提出了5种解决方案:
经过900次近27,000个小时的分析和LS-DYNA模型测试之后,最后确定的方案是:摩擦摆式支座(friction-pendulum bearings)+阻尼器。该连接方案可以在一般情况下(如风、温度)将天桥和塔楼固定在一起,而在发生剧烈地震时允许一定的晃动空间,耗散地震产生的巨大能量。而摩擦摆式支座和阻尼器一起又可以提供自我复位的能力。
LS-DYNA 模型测试 →摩擦摆式支座
“ 结构 保险丝 ”
另一个挑战在于最高的两栋塔楼的结构方案。这两栋楼高350米,长细比高达9.5。他们的方案是:四个巨型柱+次框架+核心筒+加强带 “结构保险丝” 的钢筋混凝土和钢构组合伸臂桁架系统,没有使用巨型斜撑。为此,他们做了很多线性和非线性分析,包括按规范要求烈度和提高一级烈度的抗震分析,以测试方案的结构性能。
超高长细比钢筋混凝土和钢构组合伸臂桁架系统而这里用到的带“结构保险丝”的钢筋混凝土和钢构组合伸臂桁架系统,是他们最新申请的专利设计。伸臂墙从核心筒伸展出去,通过钢构件和一种叫做结构“保险丝”的东西连接到巨型柱上。伸臂墙刚度较高,同时和传统的钢桁架悬臂支架比成本又较低。“保险丝”的概念利用了消能剪切变形,作为一种保护装置,防止伸臂墙和核心筒在剧烈地震时遭到破坏。
投资超过200亿的重庆来福士广场将在2018年正式对外开业,届时将成为重庆的新地标。
通过以上重庆来福士广场结构设计,我们看到一个优秀的结构设计不仅得满足受力和构造要求,它有很多技术性和美的结合,独特的造型。但只有我们对结构设计有足够的了解,对技能掌握熟练,才可能在普通的结构设计与美结合起来。
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