【正文】 它的每一部分，從幾米尺度的板到 600米尺度超高層，都是建筑美學(xué)、建筑功能、荷載抵抗和施工可行性的智慧結(jié)晶。若穹拱三腳架向上延伸并通過受壓節(jié)點(diǎn)在頂點(diǎn)交匯，則無法實(shí)塔冠腿 9 現(xiàn)透過穹頂仰視景觀，需另想辦法。此外，建筑上還要求透過拱頂能夠仰視景觀。塔冠三腳架的每一個(gè)腳在豎向剖面上都呈半個(gè)拱形，橫截面為梯形。隨著塔樓向上延伸，建筑表面逐漸分化為兩個(gè)建筑部分：主體和外殼。對(duì)上部墻體損壞程度的運(yùn)算需要很長的時(shí)間才能達(dá)到收 斂，每條地震波下的結(jié)構(gòu)分析需要運(yùn)算長達(dá)近一個(gè)星期。如果不加以控制，周期性的旋渦生成和脫離造成施加于建筑物上的周期性風(fēng)荷載，即橫向風(fēng)荷載。然而空腹桁架有兩個(gè)主要缺點(diǎn)。平面上呈折線形的（環(huán)帶）桁架在重力荷載作用下有扭轉(zhuǎn) 5 的傾向，故在（環(huán)帶）桁架上下弦桿平面布置水平支撐體系以約束桁架的受扭。（這種對(duì)）核心筒的布置不僅有利于區(qū)分辦公、旅館和公寓的功能，也為塔樓結(jié)構(gòu)提供巨大的結(jié)構(gòu)剛度和承載力以承擔(dān)側(cè)向力和重力荷載，同時(shí)增大了容納機(jī)電設(shè)備的空 間和管井空間。方案 3的特點(diǎn)是建筑立面上存在翼墻和豎向開槽。武漢綠地中心塔樓擁有三個(gè)功能分區(qū)：辦公、公寓和酒店。由于這 些措施 能夠有效減小作用于超高層建筑的不利風(fēng)荷載效應(yīng)，所以結(jié)構(gòu)材料的用量可以得到節(jié)省，建造成本也會(huì)大幅降低。根據(jù)中國《建筑抗震規(guī)范》 (GB500112020)，武漢位于抗震設(shè)防烈度 6度區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 , 其中設(shè)計(jì)基本地震 2 定義為 50年超越概率為 10%的地震或回歸期為 475年的地震。 關(guān)鍵詞 : PBD、基于性能的設(shè)計(jì)、參數(shù)模型、桁架、帶狀桁架 1 引言 中國對(duì)超高層建筑的追求浪潮始于東面沿岸城市，并逐漸向內(nèi)地發(fā)展。 1 中文 5340字 綠地中心主塔 : 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)的完美結(jié)合 Guoyong Fu, Dennis Poon amp。武漢綠地中心主塔將坐落于毗鄰長江的內(nèi)陸城市武漢。 RWDI進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)以確定用于塔樓結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)和剛度設(shè)計(jì)的風(fēng)荷載。 3 從結(jié)構(gòu)的角度上看，每一幢超高層建筑均可視為沿豎向的懸臂梁。雖然一些超高層建筑通過樓層位置來區(qū)分租戶和訪客，本項(xiàng)目獨(dú)特的三角形平面允許租戶和訪客在首層擁有其獨(dú)立的入口。 表 2列出了由風(fēng)洞試驗(yàn)獲得的（三種方案下 4 的）塔樓整體風(fēng)荷載。 為了最大限度地發(fā)揮“ Y”形平面的結(jié)構(gòu)剛度，在（ Y 形平面的）各肢最外端位置分別布置一對(duì)巨柱（ SC1）。樓面水平支撐體系由樓面鋼梁和雙角鋼斜撐組成。首先，空腹桁架的結(jié)構(gòu)效率遠(yuǎn)不如帶斜腹桿的傳統(tǒng)桁架體系。風(fēng)槽層能讓風(fēng)直接穿過建筑物角部到達(dá)下風(fēng)向一側(cè)，故可以抑制旋渦脫落的形成，從而減小旋渦脫落的影響。計(jì)算結(jié)果表明該部分墻體性能的減弱明顯與 91層的主核心筒的縮進(jìn)有關(guān)。這種分離設(shè)計(jì)有利于減輕塔頂?shù)娘L(fēng)荷載，從而顯著提高了建筑的性能。（三腳架的）每條支腿形成4個(gè)側(cè)面，每一側(cè)依建筑的表面形狀布置桁架。由于穹拱結(jié)構(gòu)在觀光層是可見的，因此穹拱的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)需具有很強(qiáng)的空間雕塑美感。因此結(jié)構(gòu)工程師在接近穹頂?shù)奈恢貌捎靡粋€(gè)平面桁架將三腳架三條腿固定在一起，因而留出頂端的空間。 出處： Guoyong Fu, Dennis Poon amp。 結(jié)語 武漢綠地中心主塔樓是建筑師、結(jié)構(gòu)工程師和幕墻設(shè)計(jì)師通過高效協(xié)作共同完成的建筑杰作。三腳架的內(nèi)側(cè)弦桿逐漸向外側(cè)弦桿縮進(jìn)，在穹拱底部與塔冠三腳架交匯于翼端的巨柱，與上部塔冠渾然一體，而施工時(shí)，穹拱與塔 冠是分別進(jìn)行吊裝并連接在一起的（參見圖 7）。穹拱幕墻是透明的，而且支承構(gòu)件有較大的跨度，承受較高的風(fēng)荷載。由于塔冠三腳架的桁架隱藏在不透明擴(kuò)展的心墻 8 的幕墻內(nèi)，因此支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要盡量考慮節(jié)省材料并有利于施工。 塔樓冠層結(jié)構(gòu) 武漢綠地中心主塔樓頂部集中表現(xiàn)了整座建筑的設(shè)計(jì)理念。初步計(jì)算表明塔樓頂部樓層核心筒墻體單元進(jìn)入塑性的程度比較高，未能達(dá)到預(yù)期的性能水準(zhǔn)。它發(fā)生 于物體的下風(fēng)向邊緣處，由低壓渦流（或風(fēng)旋渦）的交替產(chǎn)生和脫離造成。由于空腹桁架沒有斜腹桿，便于更多氣流通過，所以位于風(fēng)槽層（即機(jī)電層）的環(huán)帶桁架采用空腹桁架的形式似乎是合理的選擇。外伸臂 桁架和環(huán)帶桁架沿建筑高度方向接近均勻分布以最大限度地發(fā)揮結(jié)構(gòu)效率，同時(shí)所有桁架均布置于機(jī)電層或避難層以避免對(duì)出租面積的影響。平面上呈“ Y”型的混凝土核心筒（從其底區(qū)）從塔樓中心點(diǎn)到其最外邊的距離達(dá) 米。以方案 1作為方案比較的基礎(chǔ)，方案 2的特點(diǎn)是塔冠和穹拱之間存在空隙，并在建筑立面上存在局部開洞。 通常情況下，沿建筑高度方向樓層面積和出租樓面的跨度大小均逐漸減小。 表 . 風(fēng)荷載數(shù)值基于 RWDI于 2020年 2月提供的風(fēng)荷載 100年風(fēng)荷載 常遇地震下荷載 (風(fēng)荷載 )/(地震荷載 )比值 方向 總剪力 V (kN) 總傾覆力矩 (kNm) 總剪力 V ( kN) 總傾 覆力矩 (kNm) 剪力比 傾覆力矩比 X 方向 64,956 21,645,051 44,729 12,123,867 Y 方向 62,183 21,528,803 44,775 12,147,109 為了獲得最佳的建筑功能和結(jié)構(gòu)性能，武漢中心主樓的建筑體量在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行了不斷地優(yōu)化，主要采取了以下四項(xiàng)措施：（沿豎向）逐漸縮進(jìn)的體型、穹拱式的塔冠、帶圓角的三角形樓層平面和散落在不同高度的風(fēng)槽（參見圖 1）。 減少塔群風(fēng)荷載 如同 其它的超高層 建筑 , 側(cè)向荷載（含風(fēng)荷載和地震荷載）在武漢綠地中心主樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起至關(guān)重要的作用。通過對(duì)參數(shù)化模型的運(yùn)用，（建筑幕墻設(shè)計(jì)者）對(duì)平板玻璃現(xiàn)場(chǎng)冷彎的使用達(dá)到了最大化，盡可能地避免采用造價(jià)昂貴的曲面玻璃，從而減小外幕墻的建造成本。 Mark Dantel Thornton Tomasetti Inc. 51 Madison Avenue New York, NY USA 10010 摘要 ： 武漢綠地中心主樓共 125 層，總高度 600 米以上。塔樓共 125 層，總高度達(dá) 600 米以上，是一個(gè) 多功用的超高層建筑，建成后將成為世界第七高樓。對(duì)于塔樓結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)， 100年風(fēng)荷載和常遇地震荷載需要與重力荷載組合，其中常遇地震被定義為 50年超越概率為 63%的地震或回歸期為 50年的地震。側(cè)向荷載（風(fēng)或地震）以及建造成本均會(huì)隨建筑高度的增加而急劇增加。采用圓弧曲線加以修飾的（三角形平面的）角部以及位于塔頂?shù)膱A形拱頂創(chuàng)造出獨(dú)特的功用空間，它不僅吸引更多的游客，更有助于減小風(fēng)荷載。 表 . 基于 2020年 2月 RWDI風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果匯總 方案 X’方向風(fēng)荷載 ‘ Y’方向風(fēng)荷載 水平力 (kN) 傾覆彎矩 (kNm) 相對(duì)值 水平力 (kN) 傾覆彎矩 (kNm) 相對(duì)值 1 +04 +07 % +04 +07 % 2 +04 +07 % +04 +07 % 3 +04 +07 % +04 +07 % 由表 2可以看出，（與方案 1相比）方案 2中“ X”向和“ Y”向的風(fēng)荷載分別減小15%和 %，而方案 3中的風(fēng)荷載沒有明顯的減小。為了減小外周結(jié)構(gòu)構(gòu)件的跨度，在塔樓周圍每邊約在每個(gè) Y 形平面的三分之一的位置 各布置 2 根巨柱（ SC2）。 風(fēng)槽樓層位置的優(yōu)化 武漢綠地中心主樓的建筑外形在經(jīng)典的“ Y”形平面基礎(chǔ)上逐步演化，最終成為具有優(yōu)雅曲線的獨(dú)特外形。其次，環(huán)帶桁架作為轉(zhuǎn)換桁架支承位于相鄰兩個(gè)環(huán)帶桁架層之間的外周重力柱，當(dāng)環(huán)帶桁架下方某一樓層的外周重力柱失效時(shí) ，（失效樓層以上的）重力柱作為吊桿把樓層荷載傳至（上方）環(huán)帶桁架，因此環(huán)帶桁架在抗連續(xù)倒塌體系中有至關(guān)重要的作用。雖然作用在塔樓上的總體順風(fēng)向荷載（拖力）不會(huì)因?yàn)榫植看嬖诘男★L(fēng)槽的影響而減小太多，但是這些風(fēng)槽肯定對(duì)減小局部的風(fēng)旋渦脫落有幫助。這一縮進(jìn)顯著改變了核心筒的力學(xué)性能（參見圖 4）。這一簡潔有力的設(shè)計(jì)證明了建筑和結(jié)構(gòu)在超高層設(shè)計(jì)互相協(xié)調(diào)的有效性，（該塔冠）為塔樓增添了最具標(biāo)志性的特征，無疑將使之成為武漢市天際線上的地標(biāo)。上 /內(nèi)側(cè)和兩邊的三角形桁架提供了結(jié)構(gòu)的抗剪剛度，底 /外側(cè)則布置無斜桿的空腹式桁架。 結(jié)構(gòu)工程師提出多個(gè)結(jié)構(gòu)方案供建筑師選擇。這樣便形成了一個(gè)具有相當(dāng)抗側(cè)剛度的空間結(jié)構(gòu)體系。 Mark Dantel. Wuhan Greenland Center Main Tower: Seamlessly Integrating Structure and Architecture 塔丘頂環(huán) 頂平面桁架 頂部腿 曲梁 弦桿 10 Wuhan Greenland Center Main Tower: Seamlessly Integrating Structure and Architecture Guoyong Fu, Dennis Poon amp。塔冠和穹拱上的全部荷載都傳遞到了巨柱上，傳力路徑簡潔明確，連接可靠性高。由三弦桿桁架構(gòu)成的外露的三腳架支承來自環(huán)梁的風(fēng)荷載和吊桿的重力載。 塔頂穹拱結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)上的另外一個(gè)挑戰(zhàn)。塔冠建筑外幕墻采用一個(gè)獨(dú)特的三腳架結(jié)構(gòu)體系支承。建筑師通過調(diào)整樓梯布局以適應(yīng)增加的墻體，并且相應(yīng)減少了客房類型，這樣的建筑調(diào)整也受到了酒店運(yùn)營商的歡迎。遵循性能化設(shè)計(jì)原則和使用中國規(guī)范定義的材料非線性本構(gòu)關(guān)系曲線，結(jié)構(gòu)工程師利用分析軟件 ABACUS創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型，并輸入 7套地震波進(jìn)行非線性時(shí)程分析。 風(fēng)旋渦脫落被定義為發(fā)生在建筑物角部的紊流。在設(shè)計(jì)初期，這些風(fēng)槽布置于機(jī)電層。在塔樓高度方向沿建筑周邊布置十道鋼環(huán)帶桁架。 塔樓抗側(cè)力體系 經(jīng)過（設(shè)計(jì)者）精心地優(yōu)化，綠地中心主樓的結(jié)構(gòu)體系與建筑融為一體，以便最大限度地提高結(jié)構(gòu)效率和增強(qiáng)安全性。方案 1在建筑立面沒有開洞。在首層要對(duì)各類用戶及其通行加以區(qū)分。根據(jù)表 1， 100年風(fēng)荷載下的基底剪力和傾覆力矩均遠(yuǎn)大于常遇地震下的數(shù)值。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的位置和幾何形狀都經(jīng)過了精心地優(yōu)化以滿足強(qiáng)度和剛度的要求， 同時(shí)與建筑設(shè)計(jì)達(dá)到完美的結(jié)合。 如何通過基于性能的設(shè)計(jì)評(píng)估建筑抗震性能、如何通過抗連續(xù)倒塌分析來評(píng)估結(jié)構(gòu)冗余度是本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要挑戰(zhàn)。主樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)追求建筑和結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合、結(jié)構(gòu)效率的最大化以及安全性的提升。主樓底層到 69 樓用于辦公室、 70 至 89 層為公寓、 91 層到頂樓為酒店、另有 5 層地下室作停車和容納機(jī)電設(shè)備之功用。在海外的設(shè)計(jì)規(guī)范中 ，地震荷載不要求與風(fēng)荷載進(jìn)行組合。逐漸縮進(jìn)的建筑體