单层索网桁架轻钢玻璃，瑞丰银行总部大楼通透中庭空间是这样形成的！

用单层平面索网打造通透的中庭空间-绍兴瑞丰银行结构设计

文/韩舟轮、杨学林、蔡凤生、朱妮

2021年6月22日，由UUA建筑事务所、浙江省建筑设计研究院合作设计，位于浙江省绍兴市镜湖新区的瑞丰银行大楼项目顺利通过竣工验收。瑞丰银行是浙江省首批设立的农村商业银行，背靠万商云集的“亚洲第一布市”中国轻纺城，近年来发展迅猛，新建成的总部大厦作为绍兴市镜湖新区的地标性建筑将更好的服务于瑞丰银行的发展。

项目概况

瑞丰银行大楼位于浙江省绍兴市镜湖新区，总建筑面积约79810m ² 。地下两层，主要功能为车库及银行辅助用房；地上由两幢15、21层的塔楼组成，建筑高度分别为71m、98m，主楼结构平面均为36×48m，塔楼主要功能为办公。为满足未来工作模式的新需求和新变化，建筑采用大面积的无柱空间，并将部分主要受力体系外露。在两塔楼之间设置15层通高的中庭。中庭东立面采用通高的索网玻璃幕墙，强化了外部公共区域和内部办公空间的通透性。在中庭西立面布置有6个空中廊桥连接两塔楼，空中廊桥的存在不仅使中庭获得了宜人的尺度，并且加强了两座塔楼的交通联系。

▲ 瑞丰银行实景一 ▲ 瑞丰银行实景二

▲ 瑞丰银行东面主入口实景

▲ 瑞丰银行内中庭实景一（仰视）

东侧西侧

▲ 瑞丰银行内中庭实景

结构设计概况

本工程上部结构整体受力复杂，采用钢筋混凝土核心筒-矩形钢管混凝土柱-钢框架结构体系。每个塔楼在中部及东、西侧共布置三个混凝土核心筒，中部核心筒尺寸为10m×10m，两侧核心筒尺寸为3.6 m×10m；核心筒外采用钢管混凝土柱钢框架结构，钢框架梁与钢管混凝土柱刚接，钢梁与混凝土核心筒铰接。两塔楼间用单层索网幕墙、钢桁架及轻钢玻璃顶形成一个玻璃中庭。

▲ 主楼核心布置 ▲ 整体结构模型

▲ 上部结构典型平面图

结构设计特点

特点1 南楼南立面、北立面斜柱转换

根据建筑效果，南楼南立面、北楼北立面部分钢框柱每隔4层通过跨两层的斜钢柱转换，为抵抗转换斜柱水平推力并控制结构变形，结构采取在两侧轴间布置斜撑的结构方案。对主体结构进行稳定分析，对关键节点进行应力分析。

▲ 塔楼立面斜柱转换 ▲ 主要节点应力云图

▲ 施工中的转换斜柱

特点2 南楼屋顶连接桁架设计

南、北塔楼受水平索拉力，且南、北楼建筑高度不一致，同时建筑要求中庭顶部通透，南、北塔楼连接较弱。结构设计采取措施如下：在中庭顶部的东、西两侧各设置两道连接桁架，每两道桁架间设置水平支撑，形成空间受力的桁架体系，其余顶部做轻钢玻璃顶。桁架弦杆与楼面标高不一致时采用斜杆过渡，确保水平力传递的连续性。对连接桁架及其它关键构件进行抗震性能化设计和稳定分析。

▲ 南楼屋顶连接桁架模型

▲ 中震作用下桁架应力比

▲ 水平索作用下连接结构主要屈曲模态

特点3 中庭东侧采用单层索网幕墙

为满足建筑通透性效果，在中庭主入口侧（东立面）采用通高的索网玻璃幕墙。单层索网的平面外刚度依赖于拉索的张力，考虑主体结构与索网幕墙的相互作用是本工程结构设计的重点和难点。

结构采取的设计对策如下：

1）为提高主体结构的刚度，减少主体结构变形对拉索的影响，上部结构在南楼屋面处设置刚性连接桁架。采取此结构方案后，可显著减少主楼墙肢的轴向拉力，同时减少张拉过程及各种荷载工况下的塔楼相对位移，从而减少水平索拉力变化。

▲ 连体方案墙肢在结构自重及索拉力作用下的轴向应力

2）单层索网受力具有明显的非线性，且又受支座变形的影响，问题较为复杂。设计时采取逐步深入，先按固定边界计算单根水平索，再按固定边界计算索网，最后根据实际边界刚度进行整体计算。计算时考虑风荷载及温度作用影响，合理的确定拉索初拉力。承受幕墙自重的竖向索初拉力按底部不退出拉力为控制条件，承受风及地震作用的水平索初拉力按索网挠度为控制条件。

▲ 整体模型中的索网变形

3）索网在张拉过程中，存在索力与周边支撑结构变形的相互影响。为减少初张拉时索网与周边支撑结构相互作用的影响，竖向、水平索均采用分级分批张拉。通过施工模拟研究两种张拉方案的预应力损失规律，方案一张拉顺序为从两侧依次向中间张拉，方案二张拉顺序为从中间往两侧依次张拉。施工模拟分析结果可更好的指导实际施工。

4）单层索网是风敏感结构，为提高主体结构抵御极端风灾的能力，设计时在横索一端支座处设置限力保护装置。限力保护装置内设有弹簧和与之并联的保险杆。当索拉力达到保险杆限值时，保险杆断裂，水平索与弹簧串联，从而降低水平索刚度。由于水平索刚度降低，荷载态下的索网平面外变形增大，水平索拉力减少，可起到保护主体结构的作用。同时，索网未完全失效，不会造成严重损失。