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建筑结构丨“太湖之眼”——358m苏州绿地中心结构设计详解

拥有“太湖之眼”之称的苏州绿地中心位于苏州吴江区新兴的国际商务区核心地段,毗邻太湖边第一排湖景观景面,秉承商务区高端大气素雅的气质,伫立太湖湖畔,建成后将成为新的吴江湖畔开发地带和整个城市内引人瞩目的标志性建筑。

SOM设计总监RossWimer先生表示:“本设计是我们芝加哥办公室各个设计专业高度通力合作的结晶。犹如一部高性能的汽车,空气动力学的数字化建模对于建筑造型的塑造是至关重要的。在设计伊始,结构工程师和机电工程师们就立即参与到设计中,为确定塔楼的各方面群策群力”。

1. 总体概况

苏州绿地中心超高层为苏州绿地中心的一期项目,项目用地面积36825平方米,总建筑面积32.6万平方米,容积率6.1,建筑密度53.2%,塔楼78层,高358米(结构高度341.4米),包含办公、酒店、公寓三种业态,裙房4层,高24米,包含商业和酒店配套的宴会厅,塔楼和裙房结构主体脱开,中间用连廊连接。

1.1 苏州绿地中心区位鸟瞰图

图1.2 项目效果图一

图1.3 项目效果图二

图1.4 项目效果图三

1 相关参建单位

2. 建筑设计方案概况

2.1 设计理念

苏州绿地中心建筑高度358米,是环太湖的第一高楼。塔楼的建筑造型光滑流畅,略有收分,整体形态细长、挺拔、优雅,建筑语言简洁明快且不失细节。在31层以上的酒店及公寓区域,建筑师通过分瓣式核心筒,塑造了震撼的超高且通透的中庭,是其建筑的核心理念。阳光可以穿过中庭,透射出独特的光辉,象征正要睁开的眼睛,寓意光明和智慧的窗口。因建筑伫立苏州吴江太湖之滨,且高度第一,故被称为苏州太湖之眼。

2.2 建筑信息

2.1 建筑信息

3. 结构设计方案概况

3.1 结构体系介绍

塔楼采用带伸臂桁架的框架核心筒结构,其结构高度为345.4米(79层),建筑高度为358米。建筑体型随着高度不断有轻微的收分,两端略小,中段略大。塔楼在低区的办公楼层(33层以下)的平面形状为椭圆形,从33层(酒店空中大堂层)开始,核心筒从中间一分为二变成南北两个核心筒,中间挖空,成为通高中庭,两个核心筒直接由连桥和钢结构交叉桁架连接形成整体,使得两个核心筒可以协同工作。核心筒墙的厚度从在底部的1800mm 变化至在顶部的600mm,核心筒剪力墙底层局部有钢板做为钢骨。塔楼外围共22根圆形钢骨框架柱,柱的直径沿高度方向从1700mm直径变化至800mm,柱子跟随建筑体型的收分略有倾斜。

3.1 相关结构计算参数

楼层框架一部分由位于酒店层的结构钢梁和压型钢板组成,另一部分由办公层的传统钢筋混凝土梁板组成。塔楼共设置了3道环带桁架+伸臂桁架,分别位于31-33层、48-51层、78-79层(结构顶层),在建筑每个长边的两个柱子通过布置在设备层的伸臂钢桁架连接到钢筋混凝土核心筒以加强建筑在弱轴方向的抗侧力体系。将在这些层提供腰桁架以提高周边柱子的刚度贡献。柱的尺寸从1700mm直径变化至800mm

塔楼核心筒在上部被酒店中庭一分为二,核心筒分叉是本项目结构设计的难点,也是建筑师核心设计意图的体现。两部分核心筒由钢斜撑桁架联系在一起,使得两部分可以如同一个长方形截面协同工作。抗弯框架一部分由位于酒店层的钢外框梁以及SRCCFT柱子组成,另一部分由位于办公层的钢筋混凝土外框梁及SRC柱子组成。

建筑平面及塔楼结构模型见下图。

图3.1 标准层31层以下平面图(核心筒未分瓣)

图3.2 标准层31层以上平面图(核心筒分为两瓣)

图3.3 结构体系模型

图3.4 分瓣核心筒交叉支撑布置示意图型

3.3 弹塑性分析

罕遇地震下结构的弹塑性变形计算结果见表3.2

3.2 罕遇地震弹塑性分析位移结果汇总

L0106

L0284

L0314

L2624

L7502

L7504

平均值

X输入主方向

顶点最大位移(m)

0.587

1.090

0.548

0.727

0.733

0.779

0.744

最大层间位移角

0.0029

0.0049

0.0025

0.0038

0.0037

0.0036

0.0036

(1/348)

(1/206)

(1/395)

(1/263)

(1/274)

(1/276)

(1/281)

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story51

story51

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Y输入主方向

顶点最大位移(m)

1.031

1.360

0.768

0.919

1.284

1.151

1.085

最大层间位移角

0.0058

0.0068

0.0042

0.0056

0.0060

0.0064

0.0058

(1/173)

(1/147)

(1/239)

(1/179)

(1/166)

(1/157)

(1/173)

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story72

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3.3 塔楼结构的抗震性能目标汇总

抗震烈度

频遇地震

(小震)

设防烈度地震

(中震)

罕遇地震

(大震)

性能水平定性描述

不损坏

可修复损坏

结构不倒塌

层间位移角限值

h/500

h/100

构件性能

核心筒底部加强区

压弯

拉弯

弹性,特一级

【性能水准1

弹性

【性能水准2

底部加强区可形成塑性角,破坏程度轻微,可入住:θ < IO

【性能水准3

抗剪

弹性,特一级

【性能水准1

弹性

【性能水准2

通过截面校核

核心筒普通楼层

压弯

弹性,一级

【性能水准1

不屈服

【性能水准3

破坏程度可修复并保证生命安全:θ < LS

【性能水准4

拉弯

轴拉不屈服

【性能水准3

抗剪

弹性,一级

【性能水准1

弹性

【性能水准2

不屈服

【性能水准4

连梁

弹性,一级

【性能水准1

不屈服

【性能水准3

屈服

外框梁

弹性,三级

【性能水准1

不屈服

【性能水准3

可形成塑性铰,破坏程度可修复并保证生命安全:θ < LS

【性能水准4

外框柱

弹性,一级

【性能水准1

不屈服

【性能水准3

可形成塑性铰,破坏程度可修复并保证生命安全:θ < LS

【性能水准4

核心筒支撑

弹性,特一级

【性能水准1

弹性

【性能水准2*

不屈服

【性能水准3*

伸臂桁架支撑

弹性,特一级

【性能水准1

弹性

【性能水准2*

不屈服

【性能水准3*

腰桁架

弹性,特一级

【性能水准1

弹性

【性能水准2*

不屈服

【性能水准3*

楼板受剪

弹性

【性能水准1

弹性

【性能水准2*

不屈服

【性能水准3*

其他结构构件

弹性

【性能水准1

允许进入塑性

【性能水准3

可形成塑性铰,破坏较严重但防止倒塌:θ <CP

【性能水准4

节点

不先于构件破坏

3.4 地基与基础

综合考虑结构安全性、施工难度、造价、工期的要求,塔楼采用桩支承的筏板基础。塔楼核心筒及其邻近区域的基础筏板厚度为4.5m,核心筒外侧区域基础筏板厚度为2.8m(核心筒东西外侧)和3.3m(核心筒南北外侧)。塔楼采用直径1000mm的钢筋混凝土后注浆钻孔桩。桩身混凝土为C45,桩长约73.6米,桩底部绝对高程为-88米。桩承载力基于测试结果。单桩特征抗压承载力为10500kN。图3.5为本项目塔楼及邻近区域的桩基布置示意图。

3.5 塔楼及邻近区域桩基布置示意图

4. 工程进展

目前塔楼地下室大底板已浇筑完成,地下室钢结构施工已经完成,正在进行塔楼地下室结构的施工,按照工程节点计划,将在明年上半年施工至±0.000

4. 1 首节钢结构柱施工完成

4. 2 地下室大底板浇筑

苏州绿地中心目前工程进展顺利,相信不久的将来苏州绿地中心必将打造出太湖畔的传奇地标,为中国超高层建筑史增添浓重的一笔!

来源:绿地集团结构设计中心

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《转自:建筑结构-公众号》

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作者: ganggouren

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