【分享】中国尊丨8度区世界在建最高建筑

细心的你一定发现了，近日北京CBD 核心区Z15地块的中国尊大厦（中国尊）又“长”高了。没错，这个北京CBD最让人期待的项目结构高度已经突破200米，与旁边的央视总部大楼（大裤衩）齐头并肩。

中国尊项目总建筑面积35万平方米，高达528米，全楼共108层，是目前世界上在8 度抗震设防烈度区设计在建的最高建筑。大楼以商周时代酒器“ 尊 ”（今作“ 樽 ”）为设计灵感，取古字“尊”为名以彰显不凡。

中国尊四方的造型既具古韵之雅，又结合了现代建筑之美，特别是其纤细的 “ 腰线 ” （平面最窄部位仅54米x54米）窈窕不输天津117。

奥雅纳作为负责项目方案和初步设计的结构工程师，面临着两大主要挑战：

1、采取怎样的结构体系以保证在高烈度区这种造型和高度建筑的安全性。

2、如何合理布置和设计结构构件，同时满足经济性、功能性和建筑美学的要求。

核心筒

核心筒内钢板墙施工实景

中国尊的钢筋混凝土核心筒采用内含钢骨的型钢混凝土剪力墙，并在其下部采用内嵌钢板的组合钢板剪力墙。这种组合提高了结构的抗压、抗剪承载力，亦有效降低了结构自重和地震质量。

与一般核心筒结构相似，中国尊的核心筒从承台面向上延伸至塔楼顶层，不同的是，从上至下核心筒周边剪力墙墙体厚度逐步均匀收进至顶部，并在各墙肢内均匀布置了型钢暗柱。

奥雅纳一向深谙客户心意，为客户提供最佳方案。中国尊项目上部楼层平面面积加大，并规划了顶楼观景台。建筑商业价值的提高为业主带来更多利益，然而这也要求在结构上，必须要做出相应调整，以巩固 “ 腰 ” 部区域。奥雅纳的结构工程师就此在塔楼腰部区域核心筒周边墙肢内的型钢暗柱间另外增设了型钢暗撑，以增强塔楼相对薄弱部位的抗震性能。

外框筒

为实现建筑设计布局并确保结构安全，中国尊的外框筒采用了巨型柱、巨型斜撑以及转换桁架，更高效地为结构提供抗侧刚度。不仅如此，还使用组合结构构件，使钢与混凝土的材料优势得以最大化。

全高巨型斜撑筒由下至上，通过避难层、机电层将大楼分隔为8个功能区，从而自然地形成了外框筒的分节。

滑动连接节点示意图

另外值得一提的是，每个功能区的小柱只承担重力，因此截面较小，对视野阻碍少。在小柱与上一区的转换桁架之间设置了一个滑动连接节点，可以在例如小柱受到破坏等极端情况下将楼面吊挂在上部桁架，一个简单的设计就使结构的安全性加倍。

经过反复研究分析，团队确定了合理的底盘尺寸、腰线高度以及顶部放大尺寸等参数，使得巨型柱的质心在空间上保持在同一直线，柱外皮与幕墙之间在主要功能分区实现了最大程度的贴合。这不仅满足建筑功能，亦使整体结构发挥了最大效率——提供强大的侧向刚度以抵抗水平地震及风荷载。

巨型柱

奥雅纳团队在综合考虑了建筑布局、结构整体刚度、结构受力性能、节点连接、工程造价、施工可行性等诸多方面因素后，给出了最优的综合经济技术性能方案。

巨型柱施工实景

巨型柱为钢管混凝土柱，位于建筑物平面四角并延伸至结构顶层。在各区段分别与转换桁架、巨型斜撑连接，结构整体刚度大。根据与转换桁架及巨型斜撑的连接和相应构造要求，巨型柱内部型钢各钢板连接为整体，并注填混凝土，以抵抗竖向荷载、风荷载及地震产生的侧向荷载。

巨型斜撑

中国尊的巨型斜撑采用焊接箱型钢截面，位于结构四边的垂直立面上，并与楼面梁拉接，对其面内外进行约束，降低其计算长度，确保其与结构整体的协调变形。

转换桁架和角部桁架

转换桁架设置于避难层和设备层，沿塔楼竖向 建筑功能节间分布，承担期间各楼层竖向荷载并将其传递至巨型柱。

奥雅纳团队亦在转换桁架所在楼层四角设置了角部桁架，这样一来，巨型柱、转换桁架和角部桁架共同提供部分抗侧刚度，增加塔楼抗扭性能。

结构材料

在我国北方8度地震区域建造超高层建筑，地震作用产生的内力和变形均远远大于风荷载的作用，所以对结构整体刚度和构件强度有更高的需求。中国尊结构选用了国产高强材料，简化了材料采购流程，极大地降低了建设成本。

不同结构构件的控制因素各不相同，强度、刚度、延性或构造要求都会对构件的截面设计产生显著影响。我们的工程师在截面设计和节点构造上也相应采取了不同策略，权衡多种因素，最终完成了最为经济合理的材料组合方案。

BIM 和 结构参数化设计

为了配合建筑外轮廓，奥雅纳团队采用了建筑信息模型技术（BIM）、参数化设计和分析手段，贯穿设计过程始终。BIM和参数化设计的结合使方案耗时更短、更精准，亦使团队能够在最短时间内针对变化做出响应及精确修改。

对于客户而言，则是获得了更多的方案选择。中国尊结构团队构建的模型数量达854种，在每次的方案比较中均可以快速提供定量或半定量的数据支持，这为项目在初始结构体系及体型优选方面提供了有力的依据。

项目在初步设计过程中，进行了巨型柱和巨型斜撑的屈曲模态分析、施工模拟、温度分析、节点有限元分析、整体抗震和抗风消能减振和楼板振动舒适度分析、结构材料用量、工程经济性分析、全面的构件抗震性能化分析和承载力校核工作等一系列专项研究。

在上述这些分析研究的基础上，整体结构也通过了模拟振动台试验和复杂节点试验的验证。这些技术的应用，让项目在满足建筑功能要求的同时，亦达到了经济性和安全性的统一。

注：本文转自Arup微博