南昌绿地朝阳中心结构设计若干关键问题

▲ 建筑效果图

项目总建筑面积约65万m ² ，由4个地块组成，1#、2#地块为住宅，3#地块为商业和办公，4#地块为超高层办公楼，3#、4#地块地下室连为一体，地下共3层。本文主要介绍4#地块的4-1#超高层办公楼。

本项目有其得天独厚的优势，即位于江西省最大的河流——赣江江畔。设计师们从当地的景观历史文脉中汲取设计灵感，神从形似，以赣江船帆为造型设计理念，建筑单体以“船帆”的形式错落有致的排列组合，形成百舸争流，千帆江畔，蔓延构成了区域内最具辨识性的建筑群，而超高层办公楼临江立面四层折叠形成的帆叶与雨棚层叠形成的帆面强化了这种设计语言。

▲ 雨棚实景图

其中4-1#楼地上总建筑面积8.48万㎡，共48层，结构大屋面高度195.80m，结构大屋面以上的建筑幕墙高度为20m，建筑分为低区（两个，分别为1~13层、14~25层）、中区（26~37层）、高区（38~48层）共四个区，低、中、高区标准层层高均为4.0m；设3个避难层，分别位于13层、25层、37层，避难层层高均为4.8m；底部4层层高分别为4.5、4.2、4.5、4.2m，其中底部大堂区域挑高三层。

▲ 4-1#楼效果图

▲ 电梯分区图

本项目建筑形体规则，布局合理，为经济性超高层办公的代表之一。

办公塔楼标准层面积约1800m ² ，其中核心筒约为380m ² ，约占层面积20.73%，得房率均大于79%（含走道）。钢筋混凝土核心内筒居于标准层平面的中心，采用简约田字格布局，共设有18部电梯，采用4+4+6分区电梯组合形式，其中两台电梯为摆渡电梯。竖向分成低中高三个办公分区，其中13层、25层和37层为避难层，在37层避难层，核心筒进行了收分，收掉部分结构剪力墙，作为办公和公共卫生间使用。

▲ 4层平面图

▲ 5~12层平面图

▲ 14~24层平面图

▲ 26层平面图

▲ 33~36层平面图

▲ 44~48层平面图

国内超高层项目设计经验越来越丰富，很多技术问题已经有较为成熟的处理措施，南昌绿地朝阳中心是一栋200m左右的超高层办公楼，体型方正，位于江西省南昌市，风荷载和地震作用都不大，地质条件较好，非常适合建造超高层建筑。对于这样一个相对较为“常规”的超高层项目，设计团队注重精细化设计，对一些关键部位的处理，进行了深入思考和细化设计。

项目于2017年4月通过江西省抗震超限审查，2017年8月通过施工图审查，2020年12月主体结构封顶，目前幕墙安装基本结束。

结构采用钢筋混凝土框架-核心筒结构，底部框架柱从控制轴压比、减小柱截面、提高柱抗震延性等角度采用型钢混凝土柱，与钢管混凝土柱相比，具有造价低、不需要防火保护等优点。型钢混凝土柱钢骨伸至13层，其上至塔楼顶采用普通钢筋混凝土柱。框架柱截面为底部1200mm×1400mm（型钢混凝土柱）~顶部800mm×800mm（钢筋混凝土柱），根据高度分段收进。核心筒外墙厚度从底部800mm逐渐收至顶部400mm，核心筒内墙厚度从底部500mm逐渐收至顶部250mm。边框架梁高800mm，内框架梁高700mm，次梁高500~700mm。地下室顶板厚度180mm，其他楼层办公区板厚为110mm，核心筒内虽然板跨较小，但考虑到传递地震力的要求，板厚加厚至130mm。核心筒南侧在39层收为三个框架柱，从传力角度，将框架柱下延两层，即下延至37层。

▲ 中区标准层结构平面布置图

▲ 37、38层核心筒平面布置图

▲ 39层核心筒平面布置图

▲ 40层核心筒平面布置图

▲ 墙柱立面收进示意图

在第三个避难层，核心筒平面收掉约1/3面积，收掉的核心筒外墙上立三个框架柱，框架柱宽度大于剪力墙厚度，因此，柱下插两层，搭接过渡，同时在39层设置一道与柱同宽的转换梁，转换梁搁置在核心筒墙体上，作为竖向力传递的构造加强措施。

该过渡形式传力是否可靠，首先进行了竖向荷载下的有限元分析，墙体采用壳单元模拟，框架柱采用实体单元模拟，从计算结果可见对框架柱竖向荷载的传递，在收进处的39层楼面，略有应力集中现象，但通过两层高度的搭接过渡，竖向力已基本均匀地传递给了剪力墙。

▲ 计算模型及柱应力云图/MPa

▲ 构造详图

▲ 调整前核心筒竖向收进处剪力墙损伤情况

对此，在施工图设计时，对该部位墙体进行了特别加强，主要有以下几点：1）收进部位上下各两层（37~40层）核心筒墙肢和转换的框架柱，作为“关键构件”，按中震抗剪弹性、抗弯不屈服的性能目标设计；2）提高收进处以下两层（37~38层）核心筒外墙和内墙的分布筋配筋率，外墙提高至1.0%，400mm厚墙体配筋为两排Φ16@100，内墙提高至0.4%，250mm厚墙体配筋为两排Φ12@200；3）收进部位及上下层楼板（38~40层）板厚均由120mm厚加大至150mm厚。

采取上述措施后，在大震弹塑性模型中反映上述针对配筋的加强措施，再次计算后，人工波工况下核心筒竖向收进处剪力墙的损伤情况如下图所示，可见，剪力墙的损伤有改善，收掉的局部墙体顶部损伤程度仅为轻微~轻度，说明加强措施是有效的。

▲ 调整后核心筒竖向收进处剪力墙损伤情况

▲ 常规的型钢混凝土梁柱节点

该节点主要存在以下不足：1）梁纵筋焊接于钢牛腿上，是在型钢柱高空吊装就位后进行的，高空焊接的焊接质量较难保证，影响结构安全；2）型钢柱高空就位后，再焊接梁纵筋，和常规的施工工艺相比，多了一道工序，增加了工程造价，影响现场施工进度；3）为满足梁纵筋的焊接长度要求，钢牛腿也要有一定的长度，会影响柱纵筋的绑扎和贯通。

本项目采用了一种新型的型钢混凝土梁柱节点，将连接框架柱和核心筒的钢筋混凝土梁由一根拆分为两根，譬如一根400×700的梁，设计为两根200×700的梁；拆分后，将居柱中布置的400×700的梁，改为两根200×700的梁分别贴柱边布置，仍能保证梁柱节点的受力没有偏心。

▲ 改进后的型钢混凝土梁柱节点

为保证两根200×700的梁受力与一根400×700的梁完全等效，沿梁跨度方向，每间隔1.5~2m布置一道200×600的小次梁，将两根200×700的梁联系在一起，起到一个共同受力的作用，这样拆分后的两根梁，相当于增加了梁的宽度，对于框架梁柱节点而言，从《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）第11.6.4节的计算公式可见，梁宽的增加可以提高节点的抗震受剪承载力，从而进一步满足节点抗剪承载力不低于先屈服的梁端或柱端屈服承载力的节点延性控制准则，从而提高节点的抗震延性。

▲ 改进后的梁布置

▲ 核心筒双连梁设计

▲ 核心筒双连梁现场施工

超高层底部的框架柱和核心筒，混凝土强度等级一般会选择C60及以上，超高层贴着地下室外边界时，由于地下室外墙混凝土强度等级一般为C30~C35,超高层的框架柱与地下室外墙的混凝土强度等级就会相差较多，不能一起浇筑，一般采用的构造方式如下图所示。

▲ 框架柱、地下室外墙混凝土强度等级不同时的构造

▲ 框架柱与地下室外墙交接处做法

▲ 主体结构施工1

▲ 主体结构施工2

▲ 主体结构施工3

▲ 幕墙安装1

▲ 幕墙安装2

▲ 项目现状