要闻｜RBS设计项目——南通金鹰世界项目通过超限审查

近日，RBS设计项目——南通金鹰世界项目通过超限审查。

南通金鹰世界项目效果图

项目总体布局计划图

南通金鹰世界项目位于江苏省南通市，为三塔连体建筑，主要功能为办公、酒店和公寓，包含3栋塔楼（T1、T2和T3），在230m高度于T1和T2之间设置3层高的连桥A，在220m高度于T2和T3之间设置3层高的连桥B，结构总高度249m。地上建筑面积约30万平方米，为重点抗震设防类，建成后将刷新城市天际线。

项目抗震设防烈度为7度（0.1g），第二设计分组，Ⅲ类场地。50年重现期的基本风压为0.45kPa，地貌为B~C类。T1、T2塔楼核心筒中心距为90.6m、T2、T3塔楼核心筒中心距为为87.7m，两座连桥的平面夹角接近直角，形成的三角形连线角度分别为44°、90°和46°。连体采用RBS独创的半刚性连体结构体系，三栋塔楼大屋面以下主要采用钢筋混凝土结构，连桥及以上采用钢结构，在连桥和塔楼之间为颈缩的钢结构，通过其高承载和高变形能力确保连体结构大震安全。

本项目为高位斜交大跨连体，且连体不闭合、连体存在错位，整体结构体系较复杂，属高度超限、规则性超限的高层建筑工程，抗震超限项次多，结构设计时采取了三保险的设计思路，可实现结构在大震下的安全可靠。

(1)调整三栋塔楼的结构布置，使三塔结构周期尽量接近。三塔独立结构周期及振型接近的情况下，可实现三塔连体结构中连体与塔楼之间的相互影响最小，也即连体的地震内力最小、连体传给塔楼的地震力最小、连体需要协调塔楼间的变形差也最小。

(2)采用半刚性连体结构体系，充分发挥钢结构强度高、延性好的优势，尽量减少连体部分吸收的地震力。

(3)采用概念简化分析、位移差敏感性分析、以及多种抗震性能设计方法，确保连体结构具有足够的变形能力和承载力。

结构整体抗震性能目标设为C级。

结构设计中的主要疑难点及措施如下。

由于T1和T3之间没有连体直接相连，导致连体没有闭合成一个三角形。不闭合的连体整体性较差，相当于形成了两个门式钢架，连体连接方向与塔楼主轴方向约成45度角。这会导致三塔连体后结构整体性差，水平力传力路径曲折且单一。其中T2塔楼同时与两个连体相连，T2的运动会通过连体带动T1和T3塔楼一起运动，同时将斜向水平力传至T1和T3塔楼，也即连体对T2的约束刚度较大，对T1、T3相对较小。三塔不闭合、连体对各塔约束刚度不同，且三塔建筑体型本身又存在一定差异，会导致整体结构振动特性非常复杂，运动方式难以预测，连体模型中各塔楼很容易出现不同步运动。

连体层数三层，但上面两层功能为高端公寓，建筑虽然预留了连桥底部避难/设备空间可设置结构转换桁架，但设备层高度仅3.3m；而连体的跨度接近90米（到塔楼核心筒边），桁架跨高比接近30，难以满足承载力要求，需采取有效措施减小连桥跨度。

三栋塔楼在大屋面以上立面收进后，平面面积仅有标准层的约1/3~1/2，核心筒也仅有约1/3可以直上。而塔楼顶部连体层由于门式刚架效应刚度增加又会增大地震力，这样位于连体和塔楼大屋面之间的颈缩段楼层就成为一个非常明显的薄弱位置。

T3塔楼平面X、Y两向差异较大，长宽比接近2，导致其X、Y两向平动周期差异较大，X向（短向）周期明显大于Y向，振动特性与T1、T2塔楼有明显差异。

T3塔楼的平面长宽示意

三栋塔楼的平面与连体的平面呈接近45度的斜向相交状，塔楼施工到颈缩层后，连体钢结构施工难度较大：

1、需吊装的大跨钢结构位于200m的高空；

2、连体桁架单榀重量达每延米5吨，而常规塔吊的吊装能力基本在12吨左右，如果采用塔吊的方式安装主桁架，基本需要每2米左右分段一次，桁架分段数量多，现场拼接焊接工作量巨大，采用塔吊安装连体主桁架基本不可行；

3、由于塔楼和连体之间颈缩层的存在，采用整体提升的方式也有困难。

针对不分缝条件下结构高位斜交大跨连体、连体不闭合、连体错位，整体结构体系复杂等不利点，RBS提出了半刚性连体结构设计概念：

1、三栋塔楼大屋面以下采用混凝土结构，确保具有足够的刚度和较好的经济性；

2、塔楼大屋面与连体之间的颈缩部分采用钢结构，充分发挥钢结构强度高、延性好的优势，尽量减少连体部分吸收的地震力；且颈缩部分主受力钢构件采用高强钢，进一步提高强度、减小构件截面，从而减小连体部分的地震力；

3、采用概念分析、位移差敏感性分析、以及多种抗震性能设计方法，确保连体结构具有足够的变形能力和承载力，保证足够的抗震韧性。

增加立柱可以显著减少连体的结构跨度（从90m减小至45m~65m），弥补设备层连体桁架高度小的缺点，也为顶部钢结构施工提供了可行性，同时跃层立柱基本不会增大连体的刚度和地震力，半刚性连体结构的概念依然成立。

T3塔楼短向的刚度明显偏弱，设计采用了多道腰桁架、伸臂桁架以及空腹桁架进行加强，保证其短向周期与其他塔楼基本相同。

调整后的三塔周期非常接近，地震下三塔基本保持同步运动，连体所承受的地震力最小。

三塔周期对比

结构X、Y向振型

T1T3塔楼顶部新增立柱后便可以采用阶梯式多段提升施工工艺来安装顶部钢结构。主体结构施工到塔楼大屋面后，大致分三步来完成连体钢结构的施工：安装钢支撑筒和跨层立柱、以跨层立柱为支点施工塔楼投影范围内的连体桁架及相应的楼面钢结构、再以塔楼投影范围的连体桁架端部为支点提升施工塔楼之间的连体桁架，从而完成连体钢结构的安装。

第一步

安装钢支撑筒和桁架立柱

第二步

以桁架立柱为提升点施工塔楼投影范围内的连体桁架及相应的楼面钢结构

第三步

以塔楼投影范围的连体桁架端部为提升点施工塔楼之间的连体桁架

2023年9月11日，本项目超限高层建筑工程抗震设防专项审查会在江苏省住建召开，会议邀请了7位江苏省超限审查专家组成的专家组进行审查。与会专家系统性的审查了材料，听取了建设、设计单位的汇报，经质询讨论后，专家组一致认为该工程抗震设防标准满足现行规范要求，结构体系可行，针对超限采用的加强措施基本合理，一致同意通过超限审查。

超限审查汇报现场照片

RBS在此感谢参加本次项目设计的团队成员李盛勇、廖耘、周定、常磊、赵锐荣、吴金妹、李雪蕾、陈喆平、李华荣、张俊毫、李凡凡等同事的辛勤努力！同时感谢业主与合作单位的信任与支持，以及感谢专家提供的宝贵意见！