武漢保利廣場是由兩棟高度不同的塔體組成的高位大跨連體復(fù)雜高層建筑，塔樓均采用圓鋼管混凝土柱+H型鋼梁或鋼桁架+鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，連接體采用鋼桁架結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目由美國SOM概念設(shè)計(jì)、中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司深化設(shè)計(jì)，目前已竣工。
1 工程概況
武漢保利廣場位于武漢市洪山廣場南側(cè)，總建筑面積約14.4萬m2，其中地上10.96萬m2，地下3.44萬m2，大屋面結(jié)構(gòu)高度209.9m，總高度219.0m，建筑效果圖見圖1。工程地下4層，地下層1有局部商業(yè)，其余為車庫及設(shè)備用房。地上分為主樓、副樓及裙樓。
裙樓為8層，主要為商業(yè)、娛樂、餐飲等，屋面標(biāo)高51.0m；主樓和副樓在層1～8與裙樓連接為一個(gè)整體，8層以上均為高級(jí)寫字樓；副樓20層，屋面標(biāo)高101.0m；主樓46層，大屋面標(biāo)高209.9m。主、副樓在層16～20（共5層）通過鋼結(jié)構(gòu)連接為一個(gè)整體，連接體跨度為42.5m，立面呈“h”形，結(jié)構(gòu)立面圖見圖2。
圖1 建筑效果圖
圖2 結(jié)構(gòu)正立面圖
2 基礎(chǔ)與地下室設(shè)計(jì)
經(jīng)多方案比較，選定人工挖孔墩基礎(chǔ)為最優(yōu)方案，墩底持力層為中風(fēng)化巖石（灰?guī)r、泥灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖）。柱下采用一柱一墩，核心筒下采用群墩基礎(chǔ)。
工程采用“隔水-排水”抗浮設(shè)計(jì)。隔水措施：基坑回填時(shí)在上部設(shè)置素混凝土隔水層，回填土要求采用老黏土分層夯實(shí)。排水措施：地下室底板下設(shè)置厚200mm中粗砂墊層，設(shè)置若干道碎石盲溝通向集水井，地下室底板集水井與下部盲溝連通，這樣底板下存在地下水時(shí)可排入集水井，然后抽排進(jìn)入建筑中水系統(tǒng)。通過兩年的使用，效果很好。
3 上部結(jié)構(gòu)體系
3.1 結(jié)構(gòu)布置
主樓、副樓均采用圓鋼管混凝土柱+H型鋼梁或鋼桁架+鋼筋混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)體系；裙樓部分采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；空中連體采用空間鋼桁架結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)樓板采用鋼筋桁架自承式樓板。主要結(jié)構(gòu)平面布置見圖3～5。
圖3 層2~8平面
圖4 層9平面
圖5 層16~21平面
主、副樓框架柱均采用圓鋼管混凝土柱，塔樓周邊框架均采用H型鋼梁，與圓鋼管混凝土柱剛接，形成外周邊框架。為盡量增大建筑凈高，便于穿越設(shè)備管線，標(biāo)準(zhǔn)層內(nèi)部樓蓋梁采用由T型鋼作為弦桿、雙角鋼作為腹桿的輕鋼桁架梁（圖6，7）。內(nèi)部鋼框梁均與柱剛接，與核心筒先鉸接后剛接。
圖6 標(biāo)準(zhǔn)層典型鋼桁架梁
圖7 設(shè)備管線穿越桁架梁施工現(xiàn)場
3.2 連體結(jié)構(gòu)
主樓與副樓在層16～20由鋼結(jié)構(gòu)連接體相連（圖8），跨度為42.5m，寬度為25.5m，高度為20.7m。
圖8 連接體結(jié)構(gòu)照片
連接體與兩側(cè)塔樓采用剛接連接方式，采用主、次桁架的結(jié)構(gòu)形式：沿跨度方向設(shè)置2榀主桁架，沿寬度方向設(shè)置4榀次桁架托換上部框架，主桁架中部斜腹桿采用屈曲約束支撐（BRB），見圖9，10。連接體采用“液壓同步提升技術(shù)”進(jìn)行整體提升（圖11）。
圖9 連接體主桁架立面圖
圖10 連接體次桁架立面圖
圖11 連接體提升過程
3.3 單層雙向索網(wǎng)玻璃幕墻
建筑北立面大廳的單層雙向索網(wǎng)玻璃幕墻（圖12），寬42.5m，高55.9m，與主、副、裙樓形成四面圍合的“城市大客廳”。水平索為主受力索，其左右節(jié)點(diǎn)通過轉(zhuǎn)換鋼立柱與主、副樓主體結(jié)構(gòu)相連；豎索為次受力索，其下部與地下室頂板相連，上部與城市大客廳屋蓋鋼桁架相連。鋼立柱與主體結(jié)構(gòu)之間采用銷軸支座連接，各層鋼立柱間采用套筒連接。
圖12 單層索網(wǎng)幕墻
4 混合減震設(shè)計(jì)
工程主體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：1）兩棟塔樓核心筒嚴(yán)重偏置，扭轉(zhuǎn)較嚴(yán)重；2）兩棟塔樓高度、質(zhì)量相差很大，且連接體與高塔的一端端部（而非中部）相連，屬嚴(yán)重不對(duì)稱連體高層；3）連接體跨度大，達(dá)42.5m，共有5層，結(jié)構(gòu)質(zhì)量大。
為了減小及控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，在結(jié)構(gòu)中設(shè)置了非線性粘滯阻尼器及屈曲約束支撐（圖13，14）。
圖13 粘滯阻尼器連接節(jié)點(diǎn)
圖14 屈曲約束支撐連接節(jié)點(diǎn)
采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行了各水準(zhǔn)地震下的結(jié)構(gòu)彈塑性分析（圖15），并進(jìn)行了1：35比例的整體結(jié)構(gòu)模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)（圖16），綜合研究表明，該結(jié)構(gòu)能夠滿足不同地震水準(zhǔn)作用下的抗震性能目標(biāo)，減震效果明顯。
圖15結(jié)構(gòu)整體計(jì)算模型
圖16制作完成后的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>
更多內(nèi)容詳見《建筑結(jié)構(gòu)》雜志2012年第12期中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司專欄的3篇文章：
