深圳前海世茂大厦 | Arup奥雅纳
阅读:2450 2021-06-02

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前海世茂大厦以其独特的45度双螺旋造型成为前海新地标,继年初获得世界高层建筑与都市人居学会(CTBUH)颁发的“最佳超高层建筑卓越奖”之后,日前再问鼎香港工程师学会“卓越结构大奖”。


奥雅纳为项目提供结构和机电工程服务,在实现瞩目造型的同时确保结构韧性和稳定性。


前海新地标


299.8 米高

65层  

约150,000平方米总建筑面积


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前海世茂大厦位于前海深港现代服务业合作区,高近300米,主要为办公空间,另有四层零售裙房和三层地下车库。


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Gensler建筑事务所为大厦设计了别具一格的螺旋形几何造型。从平面来看,大厦由两个三角形组成一个正方形,两个造型体块分别代表深、港两座城市,在上升的同时扭转45度,呈现出扭转相拥的造型 ,寓意两座城市共同发展。


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创新结构方案, 加强抗震能力



为了呈现大厦的独特造型,奥雅纳的结构工程师设计了一套创新的结构体系,既能实现其旋转结构,亦配合空间用途。


在概念设计阶段,我们提出了多种外围框架结构方案。经过详细讨论和研究,最终采用了旋转框架—核心筒结构体系,以有效承受垂直载荷,并抵抗风力和地震影响。


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▲旋转框架—核心筒结构体系


核心筒采用C60高强度混凝土,底部楼层墙体内嵌I型钢柱,以加强塔楼的抗震能力。外围框架结构在每个楼层都有16根钢管混凝土柱,并以钢梁连接,传递大厦的重量至地基。斜柱相对于边缘梁在两个方向上倾斜,给每个楼层创造更多空间。


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前海世茂大厦没有采用超高层建筑中常见的伸臂桁架或腰桁架结构系统,平均钢材消耗量低于同类项目。



风工程研究,优化塔楼造型



深圳位于受台风影响强烈的地区,风荷载是影响工程经济性的关键因素。我们针对大厦的特殊造型进行了风工程研究,利用研究数据,分析塔楼几何造型对降低风荷载的作用,以减少抵抗风荷载所需的结构体量,为项目节省成本。


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我们的风工程研究主要采用了两种方法:一是计算流体力学(CFD)分析,利用数值风洞技术在程序中反映出建筑体型以初步估算风荷载;二是风洞测试,考虑周边建筑环境对塔楼风荷载的影响。


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▲风工程研究



模组化研究,克服施工难题



由于大厦旋转上升,每层核心筒以外的外框结构位置皆有所改变,给施工带来挑战。我们通过对相同接近楼层进行模组化研究,以每9层设置一个模组,将变化由66种减少至7种,简化施工,从而加快了施工速度。



参数化设计,化繁为简



大厦的旋转造型使每层楼板平面和柱体倾斜角度各不相同。在早期研究不同扭转角度时,如采用传统方式进行结构建模将非常耗时。因此,我们使用了公司内部研发的自动化参数建模工具,从3D建筑模型中取得参数化数据来建立结构模型,大幅缩短了建立结构模型所需的时间。


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▲使用自动化参数建模工具来建立结构模型


前海世茂大厦为目前国内最高的旋转结构建筑,是具有创新结构系统的新地标,也展示了我们在结构工程领域取得的成就。


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