C·WORK ▎大疆天空之城·结构十问

▲ 往期视频回顾

上期大疆天空之城·封顶记视频一经推出

很多观看者对于项目方案究竟如何实施愈发好奇

克服地心引力,听起来并不容易

哪些技术难点需要攻破?又该如何攻破?

本期C·WORK

我们邀请到结构负责人程总Ching为我们一一解答

第1次访问-态度之问

最初看到方案的瞬间,小编脑海五彩纷呈

怎么保证安全?真的可以实现么?

Q1 柱子不可以落地么?

Ching 不可以,落地就不是天空之城了。


Q2 这个桁架挪一下,刚度会更好啊?

Ching 不可以,结构是要外露的,这样会影响建筑立面上的桁架比例,建筑师无法接受。

▲ 左:建筑平面桁架位置,右:建筑立面桁架比例


Q3 机电管线走梁下不是更方便么?为什么要做这么复杂的穿梁设计?

Ching 设计意图需要将结构及机电管线外露,所以一定要做穿梁设计,虽然更复杂,但可以获得更震撼的室内效果,以及比常规甲级办公楼更大的净高,可达3.3m。

▲ 穿梁设计

↓来自小编的反思:

方案是独一无二的,结构自然不能落后

足够的坚持和洞察,是实现技术落地与创新的第一步

OK,既然方案不能改,就去解决问题

第2次访问-技术之问

Q4 12个纯钢体块,统统不落地,如何解决其潜在的结构安全问题?
Ching 首先,我们看悬翼3,是用两个悬挑的三角桁架,形成稳定的传力体系,将整个悬挂体的重量传递给落地结构。
▲ 悬翼3传力结构
悬翼1和2则比较复杂,它不是一次性传力给落地结构,对于它来说,外围是一个桁架,同时又是一个钢架,形成非常复杂的空间传力状态。
设计采用“主受力构件+次二道受力构件”的形式,共同构成悬翼主受力状态,极大地增强悬挂体刚度。
▲ 悬翼1和2传力结构

Q5 由于偏心的存在,核心筒呈现扭动状态,跟普通项目相比,钢结构的加工和安装会发生什么不同?
Ching 在日常生活中,书架装上书后会是挠曲的状态,但是如果把书架做成上拱的,装了书之后就会平整许多。
我们参考相同的原理,预先经过施工模拟仿真分析,预测出每个位置可能产生的水平及竖向变形,这个量是精确到毫米的,在施工时进行反向预变形处理,以将最终变形控制在目标范围内,悬挂体最大的预抬量达到100多毫米。
可以想见,整个核心筒并不是像普通项目那样竖直地进行施工,而是“歪歪扭扭”地建出来,但最终整体结构根据变形状态进行调直,保证建筑物的平整度。

Q6 对于如此不规则不对称的结构体系,施工中有哪些工程问题,必须提前考虑?
Ching 施工次序不仅影响施工,还影响构件受力、变形状态等,都需要提前控制,因此我们选择“主结构+临时结构”的方式。
▲ 复杂的施工次序
Step1 地下室施工完成,进行落地结构钢结构和混凝土浇筑施工;

Step2 在落地结构施工到悬翼层时,设置临时胎架,支撑下悬翼钢结构的施工;

Step3 下悬翼钢结构施工完,在桁架顶加临时立柱,进行上悬翼的施工,并在上悬翼底层设置临时桁架;
Step4 在临时桁架可以成功受力后,卸载胎架和临时立柱,让临时桁架承载上悬翼钢结构及施工阶段的荷载;同步进行下悬翼楼板、幕墙、机电和室内装饰的施工;
Step5 上悬翼主桁架合拢,可以承担上悬翼的荷载后,卸载临时桁架;同步进行上悬翼楼板、幕墙、机电和室内装饰的施工。
▲ 临时胎架
▲ 临时桁架
整个过程中,受悬翼不断施工加载,建筑物受力及变形状态每天都在复杂变化,这对于常规高层建筑也是不存在的。
同时,这样的施工次序还有一个好处,下悬翼幕墙的安装与上悬翼的施工可以同时进行,让整体工期大大缩短。

Q7 18米跨度的承重钢梁,上面开这么多超出规范的大洞,真的安全么?

Ching 前期,我们进行了大量数值仿真分析,结果证明结构的加劲构造足够有效,与不开洞的梁的变形状态基本一致,再考虑实际受力状态里楼板的协同受力,整个梁刚度的平滑度实际上会更好。
▲ 大梁极限开洞
我们也在实验室用两根真实的梁进行加载试验,证实试验结果与概念高度吻合。
▲ 加载试验
▲ 加载试验结果
(来源:华南理工大学土木交通检测中心)
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