蘇州東方之門，相當(dāng)于法國凱旋門的6倍，被譽(yù)為“世界第一門”，為雙塔、連體和帶加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層的非對(duì)稱復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)。近日，被調(diào)侃為“秋褲”的蘇州東方之門幕墻安裝工作基本結(jié)束，其幕墻規(guī)格近百種，共需16萬m3，平鋪占地面積約有15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場大。該工程預(yù)計(jì)于2014年底整體完工。
蘇州東方之門的設(shè)計(jì)由英國RMJM建筑設(shè)計(jì)公司、香港奧雅納工程顧問公司和華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司合作完成。
“東方之門”施工現(xiàn)場
1 項(xiàng)目概況
“東方之門”（圖1）位于蘇州工業(yè)園區(qū)CBD軸線的東端，坐落于金雞湖西岸，集商業(yè)、公寓式酒店、智能化寫字樓和白金五星級(jí)酒店等功能于一體。其外形像一座巨大的拱門，項(xiàng)目總建筑面積約45萬m2，是由兩棟超高層建筑組成的雙塔連體建筑，分南、北塔樓和南、北裙房等主要結(jié)構(gòu)單元。
塔樓總高度為281.1m，裙房總高度約50m，塔樓和裙房之間設(shè)防震縫。南北兩棟塔樓地上分別為66層和60層，雙塔在頂部230m高空相連，頂部高度約52m的連體部分為9層商用住宅，最頂部是層高達(dá)16.6m的總統(tǒng)套房。
圖1 蘇州“東方之門”
2 基礎(chǔ)及地下部分
該工程地下5層，整個(gè)基坑深度超過20m，在南北塔樓的地下室中間有地鐵車站通過，地鐵車站與本項(xiàng)目地下室結(jié)構(gòu)分開。塔樓樁基礎(chǔ)采用樁底后注漿工藝的鉆孔灌注樁，基礎(chǔ)采用大底板+均勻布置的群樁方式，樁距約3.0m。
3 上部結(jié)構(gòu)受力體系
塔樓部分采用鋼筋混凝土核心筒-組合結(jié)構(gòu)柱、鋼柱和鋼梁的混合結(jié)構(gòu)受力體系，結(jié)合建筑避難層，沿高度方向設(shè)置了4個(gè)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層，加強(qiáng)層處的混凝土核心筒4個(gè)角部與外圍框架之間通過8榀伸臂桁架相連，伸臂桁架貫通核心筒墻體。加強(qiáng)層的帶狀桁架沿外圍框架柱設(shè)置（圖2）。
圖2 第3結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層平面
塔樓下部區(qū)域的外圍框架柱采用鋼骨混凝土柱和鋼管混凝土柱，第3加強(qiáng)層以上區(qū)域采用鋼柱。拱形內(nèi)側(cè)框架柱采用了柱子多次斜向分叉的形式，斜向柱直伸到頂部連體部分的第4加強(qiáng)層（圖3）。
圖3結(jié)構(gòu)立面示意圖
4 連接體部分的設(shè)計(jì)及分析
4.1 連接體部分設(shè)計(jì)
“東方之門”兩塔樓在約230m高度處連成一體，連體以上共有9層，總高約52m。整體計(jì)算結(jié)果表明：第1階振型以兩塔樓沿Y向同向平動(dòng)振型為主；第2階振型出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)分量，為兩塔樓的Y向反向平動(dòng)；第3階振型是沿X向的平動(dòng)振型（圖4）。
因此連接體的設(shè)計(jì)不僅考慮其對(duì)單棟塔樓的協(xié)調(diào)、約束作用，還要考慮連接體本身由于雙塔變形不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)作用。
圖4整體結(jié)構(gòu)計(jì)算振型平面示意
連接體部分的結(jié)構(gòu)布置采用沿第4加強(qiáng)層處X向設(shè)置5榀空間桁架，外圍4榀邊桁架與該層帶狀桁架相連，由于連體以上的柱網(wǎng)布置與下部柱網(wǎng)不一致，沿X向的5榀桁架同時(shí)作為轉(zhuǎn)換桁架用于承托連體以上結(jié)構(gòu)重量（圖5，6中桁架1）；在Y向沿上層柱軸線位置處設(shè)置連接桁架（桁架2）。
連接體部分第4加強(qiáng)層以上的框架在Y向設(shè)置柱間支撐形成豎向桁架，增強(qiáng)連體結(jié)構(gòu)中間部位的橫向剛度（圖6中桁架3）；連體結(jié)構(gòu)的第4加強(qiáng)層及相鄰層、結(jié)構(gòu)頂層樓板加厚，并在其平面內(nèi)設(shè)置水平斜支撐以增強(qiáng)樓板水平剛度，提高連體結(jié)構(gòu)抗扭能力（圖5）。
圖5第4加強(qiáng)層平面斜支撐
圖6連體結(jié)構(gòu)剖面示意
4.2 考慮沉降對(duì)連接體的影響
工程南、北塔樓核心筒中心距約100m，兩塔樓內(nèi)邊柱距離約60m，兩塔樓的沉降差對(duì)在230m高空相連的連接體桁架將產(chǎn)生較大的影響，部分構(gòu)件的內(nèi)力隨著沉降差的增大而增大，尤其是連體桁架的上弦桿。因此控制建筑物絕對(duì)沉降和兩棟塔樓的沉降差(包括基礎(chǔ)的沉降和結(jié)構(gòu)豎向壓縮變形)是本工程的關(guān)鍵點(diǎn)，不同沉降差的桁架構(gòu)件應(yīng)力比柱狀圖見圖7。
圖7不同沉降差桁架構(gòu)件應(yīng)力比柱狀圖
設(shè)計(jì)采用樁底后注漿工藝的灌注樁，樁直徑1000mm，樁長約72m。由試樁結(jié)果可知，單樁承載力設(shè)計(jì)值可提高至12000kN。計(jì)算最大沉降值小于100mm，南、北塔樓核心筒計(jì)算沉降差小于5mm。
更多內(nèi)容詳見《建筑結(jié)構(gòu)》雜志2012年第5期華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司專輯文章：
《蘇州東方之門剛性連體超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，作者：嚴(yán)敏，李立樹，芮明倬，汪大綏，黃健，洪小永；單位：華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司。
“東方之門”幾項(xiàng)之最：
世界最大的門形建筑，門洞高246m，跨度68m，項(xiàng)目總高度301.8m，約為法國凱旋門的6倍；
中國單體建筑體量最大的超高層建筑，總建筑體量46.3萬m2；
中國單位用鋼量最大的建筑，每平方米用鋼量達(dá)到300kg，超過同類建筑的1.5倍；
中國最高的空中園林，高居300m的天頂中式園林；
中國最高無邊界泳池，高度達(dá)200m的空中游泳池，可俯瞰全城景觀；
中國最深的私家酒窖，在其地下5層、30多米深處，有限量儲(chǔ)酒位。
