“如果你真的想做一件事情，那么就算障礙重重，你也會想盡一切辦法去辦到它，但若是你沒有意識到要去完成一件事情，那么縱使前方道路平坦，你也會想盡一切理由阻止自己向前”。感謝中大校方和代建方華發(fā)華昕公司的大力支持，讓我院在中山大學(xué)多學(xué)科樓的設(shè)計中得以成功應(yīng)用高性能“超長無縫復(fù)雜結(jié)構(gòu)”。
前言
近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，各類大型綜合建筑越建越多，許多公建主體單元的平面尺寸長度均超八九十米以上，建筑形態(tài)也愈趨復(fù)雜。一方面，不論是建設(shè)方、建筑方案設(shè)計都不希望多設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，甚至是不設(shè)縫；另一方面，鑒于建筑結(jié)構(gòu)平面和立面的復(fù)雜性，常通過設(shè)結(jié)構(gòu)縫（多為抗震縫）以簡化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，避免形成抗震超限建筑，進(jìn)而縮短設(shè)計周期和相應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計。本期『研之有物』，將對我院結(jié)構(gòu)設(shè)計團(tuán)隊在“中山大學(xué)珠海校區(qū)多學(xué)科交叉平臺樓”（以下簡稱“中大多學(xué)科樓”）項目中所面臨的結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)與技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行專題分享。
△航拍視頻
01 項目簡介
中大多學(xué)科項目位于中山大學(xué)珠海校區(qū)內(nèi)，該項目總建筑面積為56500平方米，地下1層，地上12層，建筑高度52.5米。將為測試中心珠海平臺、珠海校區(qū)海洋科學(xué)研究中心、生物醫(yī)藥工程中心、食品安全檢測中心提供完善的教學(xué)科研條件。
△中大多學(xué)科樓現(xiàn)貌
02 建筑“結(jié)構(gòu)縫”小知識
結(jié)構(gòu)縫系指為避免溫度脹縮、地基沉降和地震碰撞等而在相鄰兩建筑物或建筑物兩部分之間設(shè)置的伸縮縫、沉降縫和防震縫等的總稱。常規(guī)以伸縮縫（常兼抗震縫）居多，能夠有效消解超靜定結(jié)構(gòu)中膨脹（或收縮）變形，對建筑起到安全保護(hù)作用。但伸縮縫也是一把雙刃劍，會產(chǎn)生諸多不利影響：
1、設(shè)置了伸縮縫會影響建筑立面效果，有的也影響室內(nèi)裝修效果；
2、設(shè)置了伸縮縫會讓建筑喪失整體性與平順性，抗震性與體驗感降低；
3、設(shè)置了伸縮縫會讓建筑防水難以穩(wěn)妥解決，長期可能會影響建筑安全。
△常見的建筑伸縮縫
03 本項目設(shè)計挑戰(zhàn)
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定了常用混凝土結(jié)構(gòu)的伸縮縫最大間距：現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)55米；現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)45米。本項目建筑形態(tài)屬于圍合體系，最小結(jié)構(gòu)短面已超過80米，結(jié)構(gòu)超長。常規(guī)設(shè)計通常通過設(shè)置4道或5道結(jié)構(gòu)縫，將結(jié)構(gòu)分為獨立的相對簡單的結(jié)構(gòu)單元，以規(guī)避建筑超限；但每個結(jié)構(gòu)單元的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系在長短軸方向不協(xié)調(diào)，短軸偏弱和不安全，且抗側(cè)力構(gòu)件（剪力墻）布置不均衡。如果不設(shè)置分縫，則有利于建筑使用效果和提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能，但作為一個結(jié)構(gòu)整體，存在多個一般不規(guī)則項，需做超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查，設(shè)計的復(fù)雜性加大以及設(shè)計周期會相應(yīng)延長。
最終在我院設(shè)計團(tuán)隊的建議下，經(jīng)各方一致研究決定，本項目采用不設(shè)置分縫的結(jié)構(gòu)方案，適當(dāng)延長設(shè)計周期進(jìn)行超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查，以實現(xiàn)更好的建筑使用效果與結(jié)構(gòu)整體抗震性能。
△整座建筑實現(xiàn)無縫
04 結(jié)構(gòu)設(shè)計措施
中大多學(xué)科樓項目高度不超過 A 級適用高度，存在著一般不規(guī)則項目總計 5項：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)、剛度尺寸突變、構(gòu)件間斷，需做超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查。
針對工程的超限情況，在進(jìn)行多遇地震下彈性分析的同時，根據(jù)《抗規(guī)》中對結(jié)構(gòu)提出的“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計。結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)按照廣東省《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ15-92-2013）第3.11 節(jié)內(nèi)容執(zhí)行。設(shè)定其結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)為 C 級，另外，對于關(guān)鍵構(gòu)件中的轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換柱，提高其中震作用下的性能水準(zhǔn)為2，大震作用性能水準(zhǔn)為3。
△性能水準(zhǔn)及構(gòu)件在各地震水準(zhǔn)下的損壞程度表
△無縫結(jié)構(gòu)體系
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)，進(jìn)行整體彈性分析、樓板應(yīng)力分析、小震階段彈性時程分析、中震階段分析、大震彈塑性分析，整體模型指標(biāo)滿足性能目標(biāo)要求及規(guī)范要求，并且對應(yīng)進(jìn)行抗震加強(qiáng)措施。
△強(qiáng)有力的結(jié)構(gòu)設(shè)計保障方案的高實施度
結(jié)語
在高度信息化的時代，建筑技術(shù)與工藝已得到極大的發(fā)展，但理論與實踐、規(guī)范與適用之間始終存在差距和挑戰(zhàn)，有時候，我們應(yīng)給自己“找一些麻煩”，結(jié)構(gòu)設(shè)計師在每個項目實施過程的創(chuàng)新與突破，將是建筑走向成功的強(qiáng)有力保障，也是建筑師方案創(chuàng)作靈感的沃土，更是檢驗一切理論的唯一標(biāo)準(zhǔn)。本期以“中山大學(xué)多學(xué)科樓”項目為例，分享了“超長復(fù)雜無縫建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用”，后續(xù)我院結(jié)構(gòu)設(shè)計團(tuán)隊將繼續(xù)分享更多項目的專題研究，歡迎持續(xù)關(guān)注。
撰稿 | 技術(shù)管理委員會、云建筑工作室、設(shè)計部