淺談超高層結構設計顧問

龍玫

摘 要： 超高層的建筑對一個城市的天際線有著重要的影響，越來越多的超高層建筑豐富了一個城市的文化經(jīng)濟，也成為了城市的名片。由于超高層建筑工期長、成本高、牽涉的專業(yè)甚為廣泛。下文將淺析超高層建筑設計管理中結構顧問的選擇對建筑經(jīng)濟性的影響。

關鍵詞： 結構顧問;建筑經(jīng)濟性

【中圖分類號】TU973.31 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）07-0039-01

引言：越來越多的開發(fā)商在委托大型、復雜的工程項目設計時，開始傾向于選擇專業(yè)的設計單位去完成專項設計，而不是交給一家綜合設計單位統(tǒng)一完成，比如委托建筑顧問完成建筑設計、機電顧問完成機電設計、結構顧問完成結構設計。結構設計及早介入建筑的概念設計，就會避免導致建筑結構設計的不合理，給以后的結構設計帶來難度。根據(jù)項目的技術特點，結合設計單位的專長，以技術能力為主要考量指標進行選擇，這是基本思想，也可為了進一步促進現(xiàn)場施工安全有序的發(fā)展，更為了再此基礎上優(yōu)化設計從而導致成本的降低。

項目背景：南京華新城項目位于南京河西新城區(qū)，東至江東中路，南至河西大街，西至燕山路，北至富春江西街，自南向北劃分為A、B、C、D四個地塊，規(guī)劃總用地面積16.31公頃，總建筑面積約105萬平方米。本次顧問服務范圍為項目三期，為一棟315米超高層5A級寫字樓、35米高文創(chuàng)型辦公樓。三期方案已于2018年2月通過專家評審會，政府已同意將2號樓高度由14年規(guī)劃通過的237米提升至315米。

根據(jù)項目特點需要結構顧問公司在結構設計外形美觀、提供施工可行方案、且極具成本效益，達到地產(chǎn)公司所想，在建筑物的整個使用周期提高其可持續(xù)性能。

甄選的結構顧問分別從以下方面及內(nèi)容進行主要考量：

1 項目理解與需求

（1）高度超限：本工程地上66層、結構總高299.50m，采用帶加強層的鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結構體系。塔樓2#高度超出《高層混凝土結構規(guī)程》JGJ3-2010規(guī)范規(guī)定的7度區(qū)B級最大適用高度限值，應按建設部建質(zhì)[2015]67號文件進行超限高層建筑工程抗震設防專項審查。需要結構顧問針對超限審查的認識與配合可以做到充分溝通，與國內(nèi)超限專家步調(diào)一致，爭取結構利益最大化，一次性通過審查工作。

（2）規(guī)則性分析：目前的核心筒排布來看，本塔樓得房率為65%左右。在新的250米以上建筑消防規(guī)范的要求下，核心筒的樓電梯要求較高，因此如何提高核心筒的效率將是提高得房率的重點。需要結構顧問與建筑方案公司保持與良好溝通，最大化的提高核心筒的效率，從而提高全樓的效率。

（3）結構形式的比選：在南京315米的辦公樓，可以采用外周框架+核心筒的結構形式。目前設計結構柱在一些部位比較靠近核心筒，辦公開間較小。新的消防規(guī)范強制要求采用環(huán)形走廊。在去掉走廊后實際可以使用的辦公開間將更窄。需要結構顧問合理考量現(xiàn)有超高層所有結構形式進行比選，合理排布塔樓的外框柱，在保證結構剛度的同時提高建筑的使用價值。

（4）項目一二期的結構理解：項目場地位于南京河西地區(qū)，該地區(qū)場地土土質(zhì)特性相對較差，應選擇熟悉河西中央公園區(qū)域場地土特性的勘察、設計單位;項目緊鄰南京地鐵2#、S10#線，基坑支護方案、施工期間場地降水、場地開挖方案等與地鐵息息相關，顧問應結合項目一、二期設計、施工經(jīng)驗給出合理化意見和建議。

2 項目服務時間

考量到超高層項目設計及施工周期長，且結構顧問的工作貫穿于建筑的概念設計方案直至現(xiàn)場施工整個周期。因此選擇結構顧問的服務周期顯得尤為重要。需要結構顧問與方案設計公司無縫對接，全過程參與建筑方案階段和方案深化階段的討論和配合協(xié)調(diào)，使得后續(xù)工作具有連續(xù)性，技術要求在方案中得以落實，保證方案能夠順利通過各項要求。

3 顧問團隊的經(jīng)驗與人員派遣

結構顧問需要擁有豐富社會資源，熟悉工程項目超限審查流程及本地施工圖審查要求，以豐富的資源及強大的技術實力可保障項目順利進行。

4 全過程結構顧問的審閱內(nèi)容

4.1 塔樓初步設計階段：

（1）依據(jù)建筑規(guī)范確定水平和垂直荷載的設計準則。（2）建立整體結構計算模型，進行風荷載和地震力的計算分析、應力分布和整體穩(wěn)定性分析，用于決定主要結構構件的大小。（3）對部分典型的板、梁、柱、墻等構件進行設計和驗算。（4）計算結構整體的垂直力和側向力，作用為基礎筏板設計的初步依據(jù)。（5）與當?shù)卦O計院進行協(xié)調(diào)和討論關于結構設計事宜，以便當?shù)卦O計院能進行其負責的有關法定報審工作。（6）制定和提交符合報審要求的結構圖紙，其中包括：設計原則和基本設計參數(shù);標準層結構平面布置圖及典型剖面圖，并注明主要結構構件（板、梁、柱和墻）的尺寸：鋼筋型號和混凝土等級/鋼材等級;典型配筋大樣/典型鋼節(jié)點大樣（7）提供各使用區(qū)域荷載分布示意圖供建筑師及業(yè)主審批，并作為施工圖設計依據(jù)在之一。（8）提供報審用的有關初步結構設計報告及計算書。（9）針對設計院、建筑師及政府審查的意見做出回應并及時修改，直至初步設計通過審批。（10）對風洞試驗方案、試驗結果進行審閱，并與風洞試驗室一起研究確定風荷載。（11）基于風洞試驗結果，給出相應的優(yōu)化措施，并評估設計方案調(diào)整對風荷載的影響，并給出相關建議。（12）完成基礎結構初步設計。（13）提供與結構有關之資料供工料測量師預備成本估算。（14）配合建筑師和各專業(yè)工程師進行初步設計深化，對結構體系及構件進行深化設計。（15）與幕墻顧問緊密協(xié)調(diào)確保結構及幕墻設計互相配合。（16）提供超限高層抗震設計審查報告和相關計算書。（17）出席由業(yè)主或建筑師主持的設計協(xié)調(diào)會議，給予結構專業(yè)的相關意見。（18）參加初步設計審批會議和超限高層抗震專家審查會議，并回答有關塔樓結構設計方面的問題。（19）進行大震作用下的非線性時程分析。（20）深化鋼結構初步設計圖紙至招標圖深度。

4.2 結構顧問需要在初步設計階段所提交的成果：

（1）結構初步設計模型、圖紙及設計報告。

（2）超限高層抗震專項審查報告及計算書。

（3）風洞試驗報告審閱意見。

（4）鋼結構招標圖紙。

（5）大震非線性時程分析報告（若適用）

（6）關于其它結構設計事項的意見。

4.3 塔樓施工圖審閱階段

（1）對當?shù)卦O計院在施工圖設計中遇到的設計難點提供咨詢意見和建議。（2）在施工圖設計階段，業(yè)主將聘用具有相應資質(zhì)的審圖公司，依據(jù)國家規(guī)范和當?shù)貥藴?，對施工圖進行詳細的審查。奧雅納將在審圖公司的工作以外，對設計院編制的超高層塔樓施工圖進行審閱。審閱的重點包括塔樓建筑物的典型結構構件尺寸、材料用量、材料等級、節(jié)點設計、施工便利性等：塔樓施工圖審閱階段所提交的成果：提供結構施工圖（包括平面布置、梁、板、柱、墻、基礎、鋼結構及其節(jié)點等）書面審閱及建議報告。

然而除了對于結構設計來說，根據(jù)項目的技術特點，結合設計單位的專長，以技術能力為主要考量指標進行選擇，這是基本思想。也通過此次超高層項目的結構顧問甄選突出了傳統(tǒng)設計院與境外結構顧問在非技術因素上的不同，作為地產(chǎn)業(yè)主如何更好地理解兩類設計單位工作方式的區(qū)別，以便未來更好地管理并愉快地合作。此次共有三家業(yè)內(nèi)知名的國內(nèi)外顧問公司針對技術性結構的理解及把握做了很好的闡述，在服務建議書里表達了各自技術領域的理解，也通過合作展現(xiàn)出它們的不同：①體制的差異：國內(nèi)設計院通常是綜合性的，各專業(yè)齊全的設計單位。在結構安全和建筑美學上雙方往往相互遷就，并會為了結構的安全犧牲一些建筑非功能性的美觀要求。而國外顧問公司通常是單專業(yè)的，或者是以單專業(yè)的方式在市場上競爭。因此如何實現(xiàn)建筑師的意圖成為國外結構顧問的第一要義。②承擔責任的差異：境外顧問公司因無法直接申請到國內(nèi)的施工圖出圖資質(zhì)，也不必為設計成果承擔相應的法律責任。國內(nèi)設計院設計師，作為設計圖紙的簽字人，需終身承擔相應的設計責任。因此境外顧問公司的設計師，更敢于在規(guī)范的把握上有所突破，或多或少，更能迎合建筑師及業(yè)主的需要。③商務意識：境外顧問更善于包裝產(chǎn)品項目，在服務建議書階段便會積極與業(yè)主及建筑師溝通;國內(nèi)設計顧問更注重產(chǎn)品本身，在服務建議書里專業(yè)性突出，對自身的商業(yè)價值意識不夠。

綜上所述，超高層的結構工程設計是一項非常系統(tǒng)化的專業(yè)工作，由于施工工期的緊湊，需要選擇專業(yè)性強、顧問銜接更優(yōu)質(zhì)、保持與業(yè)主無縫對接的結構顧問盡早的參與到設計工作中來，便于后期整個工作的開展。

參考文獻

[1] 周建龍、包聯(lián)進、錢鵬。超高層結構設計的經(jīng)濟性及相關問題的研究，《工程力學》，2015.09.25.

[2] 建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB5068-2001）;建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2001）;建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）.