天圆地方——深圳恒大中心 作者:周建龙,华东建筑设计研究院有限公司 总工程师
天圆地方——深圳恒大中心
作者:周建龙,华东建筑设计研究院有限公司 总工程师
01
项目概况
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深圳恒大中心是恒大集团未来在深圳的总部,地块编号DU02-01,位置优越。项目基地紧邻地铁11号线与9号线红树湾南站BC出口,西侧地块为深圳湾超级总部基地的中央绿轴,东西向规划有空中连廊,与西侧、东侧地块相连。项目总建筑面积28.9万平方米,建筑高度为393.9米,主体功能为总部办公,同时包括部分文化设施及商业、餐饮功能。建筑地上71层,地下6层,地下室深度37.1米。
▲ 建筑效果图
02
设计概念
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深圳恒大中心设计概念以“天圆地方”这一中国传统文化思想作为出发点,通过建筑语言对其进行了诠释。塔楼平面为圆角正方形,底部为63mx63m,顶部平面为55mx55m。底层平面各方向的直段长度51m,随建筑高度逐渐减小为27.4m;底层平面转角半径为6m,随建筑高度逐渐增大至13.8m。建筑形态自下而上逐渐收分,底部方正,顶部圆润,挺拔而充满张力展现传统而又多元的城市形象。
▲ 建筑平面变化
▲ 塔楼形态生成
03
结构设计亮点
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本工程主塔楼采用“巨型钢管混凝土柱框架+钢筋砼核心筒+环桁架+伸臂桁架”结构体系。塔楼正方形平面的4个端部各设置2根巨柱,共8根,沿塔楼高度利用避难层设置7个环桁架加强层形成巨型外框架,环带桁架兼作转换桁架,同时为加强结构抗侧刚度在第四避难层设置一道伸臂桁架。为提高核心筒墙肢的延性并满足轴压比控制要求,在核心筒墙肢角部、中部和洞口处设置型钢,形成带内埋钢框架的型钢混凝土剪力墙。
▲ 巨柱外框架—钢砼核心筒结构体系
(1)基础跨越破碎带,部分采用桩基部分采用天然地基,既满足承载力需要同时减小南北地基差异的影响。基坑深度42.2米,地下室外墙采用“两墙合一”地连墙,北侧地连墙离地铁最近距离为4.4米,基坑变形控制严格。塔楼下基岩深度起伏非常大,同时存在两条平行的东西走向断裂破碎岩带,形成不均匀地基,基底局部落在微风化岩,局部落在强中化岩和破碎岩上,给基础选型、桩长确定带来了较大的困难,同时还需重点考虑基础的不均匀沉降。根据本工程上部结构特点以及下部基础地质模型的差异性,塔楼北侧采用桩径3m的旋挖桩,水下混凝土C50,以微风化花岗岩为持力层,桩长7~40m(穿破碎带),桩基采用桩底后注浆工艺,减小桩底沉渣引起的压缩量。南侧采用天然筏基,以微风化岩为持力层。
▲ 地块开挖后三维地质模型
(2)根据巨柱的截面形式选型,从加快施工速度方面优先考虑,采用矩形或异形截面的钢管混凝土CFT柱。因建筑外立面幕墙形态和内部空间的需要,外框巨柱在地面以上为双向倾斜柱,巨柱在第1避难区段 (1~10层)倾斜内收,异形截面由五边形缓变为四边形。从第2避难区段开始,四边形巨柱在空间上继续内倾,巨柱与水平面的倾角由底层的86°逐渐变化至90°,第8避难区段内为直柱。巨柱在首层顶板处出现4°的转折角度,因此将产生较大的向外水平推力。首层顶板设置楼面支撑梁,为倾斜巨柱提供水平向的平衡力。
▲ 第一避难区巨柱截面及变化趋势
(a)首层巨柱截面 (b)10层巨柱截面
(c)47层巨柱截面 (d)66层巨柱截面
▲CFT巨柱截面内部分腔构造
首层楼面支撑大梁布置
(3)为满足建筑功能需求,核心筒偏置且不断向北收进。塔楼立面沿高度倾斜收进,核心筒为矩形,并偏心布置,底层向北偏置2m,沿高度在39层、57层、70层分三次向北单向偏心收进后核心筒进一步向北偏置,向北最大偏置量为7.5m。根据大震弹塑性时程分析结果,核心筒在局部收进和刚度突变部位容易出现较明显的弹塑性损伤。为此,针对相关薄弱部位,从核心筒在竖向荷载及大震作用下的应力分布进行分析,评估其内力分布特点和问题,对收进部位的剪力墙增设钢支撑进行了适当加强,结构具有较好的抗震性能。
▲ 核心筒偏心布置与偏心收进情况
▲ ZTL2394波作用下墙体损伤情况
▲ 核心筒剪力墙局部墙肢内设钢支撑
(4)环带桁架由下往上,形式逐渐变化,将外框巨柱形成整体,提供更好的抗震二道防线。本工程采用巨柱外框架-钢筋混凝土核心筒结构体系,设置了若干重力柱,环带桁架兼作转换桁架。环带桁架与外框巨柱形成巨型外框架,有利于提高外框架的整体性能,同时为倾斜巨柱提供侧向平衡力和稳定支撑作用,也有利于提高外框的抗侧刚度并提供更好的抗震二道防线。由于重力柱紧贴幕墙侧,环带桁架也紧贴幕墙设置,导致环带桁架相对巨柱存在一定的偏心影响。为减小巨柱扭转,考虑到第1避难层的环带桁架跨度大,承担的楼层荷载多,环带偏置后的巨柱扭矩过大,故采用双榀空间环带桁架。第2~4避难层的环带桁架跨度相对减小,承担的楼层荷载较少,巨柱截面已逐步收进,巨柱的扭矩影响尚可控,故在重力柱一侧的巨柱之间设置水平桁架,形成巨型的C型钢架。对于第5~7避难层,巨柱截面相对减小,对巨柱扭矩的影响总体较小,故由巨柱直接承担环带桁架偏心引起的扭矩。
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▲ 第1~7避难层-双榀环带桁架平面布置
▲环带桁架(兼转换桁架)立面图
▲环带桁架(兼转换桁架)平面图
(5)塔楼中区设一道伸臂桁架,提高结构整体抗侧刚度,优化与核心筒连接节点设计,保证其安全合理性。伸臂桁架能够显著地提高结构整体抗侧刚度,这在巨柱外框体系中的优势更为明显。综合考虑伸臂桁架对施工工期、加强层刚度突变、结构刚度与变形控制、核心筒底部倾覆力矩控制和混凝土拉应力、配筋设计控制等因素,本工程仅在第4避难区设置一道伸臂桁架。对伸臂桁架与核心筒内置钢骨连接节点进行有限元精细化分析,采用RHINO建立伸臂桁架与核心筒连接节点三维几何模型,并采用ABAQUS软件进行节点有限元分析。
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▲第4避难层环带与伸臂桁架布置图、节点构造三维RHINO模型、伸臂桁架与核心筒连接平面、立面详图
▲构件及节点的von Mises应力云图/MPa
(6)大跨楼面区域,基于机电穿管需求以及经济性采用轻型桁架。本工程因核心筒靠北侧偏置并沿楼层高度向北侧收进,导致南侧出现大跨度楼盖,最大跨度26.5米,大跨度采用轻型钢桁架楼盖体系,桁架高度1050mm,机电管线可从桁架腹杆间穿越,大大提升了建筑净高空间,同时弦杆与腹杆采用T型截面,方便后期钢结构安装并减少用钢量。同时采取多项手段保证舒适度,20m以上的大跨度桁架,在近跨中设置垂直向的联系钢梁,保证相邻桁架振动可向相邻桁架传递,减小振感。另外,桁架按3m间距布置,桁架间可预留TMD(Tuned Mass Damper,调谐质量阻尼器)安装空间。
▲轻型桁架计算模型
▲大跨桁架平面布置示意
04
施工或进展实景
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施工围护、桩基已完成,土方工作已完成,下一步将进行抗浮锚杆的施工。
▲施工实景
05
项目信息
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项目类型 :超高层综合体
设计单位: 华建集团华东建筑设计研究院有限公司
方案设计: 华建集团华东建筑设计研究院有限公司
主创建筑师: 郑凌鸿
设计团队: 郑凌鸿、陈巍、颜骁程、赵文哲、谢一轩、陈祺龙
项目业主: 恒大集团有限公司
项目地点: 南山区深圳湾超级总部基地(深湾三路与白石四道 交汇处东南侧),深圳,广东
用地面积(平方米): 10,376.82
总建筑面积(平方米): 289,200
设计时间: 2017-2021
建设时间: 2018-2021
项目状态: 停工
施工图设计:
建筑: 郑凌鸿、陈巍、颜骁程、赵文哲、谢一轩、陈祺龙
结构: 周建龙、芮明倬、李立树、江晓峰、洪小永、王磊、黄廷皓、秦乐、卿磊
机电: 陈刚
暖通: 李志英、蔡强
给排水: 汪晶
电气: 潘中英
电梯: 刘杨