高空眺望海口美丽的西海岸带，一面是浩瀚无边的大海、一面是葱翠朦胧的远山、一面是树影婆娑的椰林，椰风海韵、碧海银滩、观海长廊构成一幅沁人心脾的椰城独特风景线。SADI原创设计项目雨林之心将在此诞生。

项目位于海口市秀英区，总建筑面积4500㎡，建筑高度42m，由三栋观景塔楼及相互连接的连桥构成。建筑方案采用三个树状塔楼，寓意为整个公园雨林的中心，雨林之中的连桥围绕塔楼盘旋而上，形成“曲径通幽，豁然开朗”建筑效果。

建筑效果图

单一建模软件无法实现该项目复杂的建筑外形及结构关系。项目前期处理采用grasshopper进行参数化建模，用AUTOCAD三维模块进行分组处理和局部修改完善，然后导入计算分析软件。由于曲面为空间自由曲面，需要保证矩形管上翼缘与曲面平行，所有的矩形管需要在空间扭转一定角度，考虑到无法人为获得每根构件的扭转角度，针对本项目特点，采用MATLAB编制特定的程序，通过空间三维坐标及关系确定每个构件的扭转角，再次修正结构模型，达到最终的计算模型。

由于项目结构空间关系复杂，采用传统计算分析软件无法实现结构空间定位，且计算的准确性有待商榷，因此采用了空间建模功能较为强大的通用有限元分析软件-SAP2000进行结构计算分析。

三维模型图

海口高烈度、高风压的地势给结构的抗风、抗震设计带来的诸多困难。建筑所在地抗震设防烈度为8度（0.30g），设计地震分组为第二组，多遇地震、设防地震、罕遇地震的水平地震影响竖向最大值分别为0.24、0.68、1.2，海口市的基本风压为0.75kN/m2(n=50年)。三个塔楼独特体型“天生异质”，相互影响造成风环境复杂。数值风洞和物理风洞实验表明，由于建筑物的相互干扰，对结构很多部位产生不利影响。

风洞实验模型及建筑表面风压分布

基础资料确定后，项目团队发现结构本身为上大下小的结构，上面结构平面形与下部不一致，结构两侧悬挑差距较大，不平衡的悬挑导致结构在竖向荷载下向一侧倾斜。竖向荷载下下部筒体受力不均衡，悬挑较少侧甚至出现少数构件受拉。设计时通过增加筏板厚度，加大下部结构重量，设置抗拔桩来满足结构大震下抗倾覆问题。

1.结构悬挑示意图

2.结构底层竖向荷载下轴力图

除自身的网格空间关系较为复杂外，三个塔楼相互交错的连桥更增加了结构的设计难度。塔楼连接高度不同，整个连桥围绕塔楼蜿蜒盘旋上升。连桥在三个塔楼之间，建筑师不希望出现立柱，导致连桥的最大跨度约为60m左右，且平面呈C行，结构的扭矩也极大，为了减小结构跨度，同时实现轻盈的建筑效果，在连桥适当位置增加不锈钢拉杆以减小结构跨度和减小结构受扭。在设计时通过对拉杆施加一定的预应力，达到结构在上吸风及竖向地震下不松弛。

结构模型构成

钢拉杆设置及其连接

项目存在构件间断（连体）、承载力突变、局部柱转换不规则项，由于结构形式比较特殊，将本工程超限情况定义为特殊类型的超限高层建筑。

结构空间关系及受力形态均较为复杂，设计中对结构的受力性能、传力路径均做了仔细研究，通过稳定分析确定复杂支承条件下结构构件的计算长度，通过全过程的施工模拟，研究施工过程对结构受力及刚度的影响，并补充分析连桥的静动力性能及拉索失效分析，补充局部风荷载对结构的影响。

施工模拟过程

针对结构超限，SADI复杂结构设计研究中心（以下简称“研究中心”）做了大量的分析工作。研究中心采用单塔、包含连桥的多塔整体模型进行包络分析，采用SAP2000和PKPM (Spas+PMSAP)两种软件对结构进行对比，保证结构分析的正确性，并进行了弹性时程分析、等效的设防地震、罕遇地震分析，采用SAUSAGE对结构进行了弹塑性动力时程分析。对结构进行线性屈曲分析和计入初始缺陷的并考虑几何和材料非线性情况下的非线性屈曲分析；对结构的整体稳定进行了抗倾覆专项分析，分析连桥的受力状态及对主体结构的影响，并对连桥在人群作用下的振动舒适度均进行了专项分析。

非线性屈曲分析

动力弹塑性分析

项目通过了超限高层建筑工程抗震设防专项审查，审查时全国勘察设计大师傅学怡和其他超限审查专家耐心指导并提出宝贵意见。项目物理风洞和数值风洞由西南交通大学土木工程学院余志祥团队完成，在此表示诚挚的感谢。目前，该项目正在紧张施工过程中。

阳 升，夏 静，董骏龙，杜风茂，赵仕兴，蒋志强