浅谈超高层结构设计顾问

龙玫

摘 要： 超高层的建筑对一个城市的天际线有着重要的影响，越来越多的超高层建筑丰富了一个城市的文化经济，也成为了城市的名片。由于超高层建筑工期长、成本高、牵涉的专业甚为广泛。下文将浅析超高层建筑设计管理中结构顾问的选择对建筑经济性的影响。

关键词： 结构顾问;建筑经济性

【中图分类号】TU973.31     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）07-0039-01

引言：越来越多的开发商在委托大型、复杂的工程项目设计时，开始倾向于选择专业的设计单位去完成专项设计，而不是交给一家综合设计单位统一完成，比如委托建筑顾问完成建筑设计、机电顾问完成机电设计、结构顾问完成结构设计。结构设计及早介入建筑的概念设计，就会避免导致建筑结构设计的不合理，给以后的结构设计带来难度。根据项目的技术特点，结合设计单位的专长，以技术能力为主要考量指标进行选择，这是基本思想，也可为了进一步促进现场施工安全有序的发展，更为了再此基础上优化设计从而导致成本的降低。

项目背景：南京华新城项目位于南京河西新城区，东至江东中路，南至河西大街，西至燕山路，北至富春江西街，自南向北划分为A、B、C、D四个地块，规划总用地面积16.31公顷，总建筑面积约105万平方米。本次顾问服务范围为项目三期，为一栋315米超高层5A级写字楼、35米高文创型办公楼。三期方案已于2018年2月通过专家评审会，政府已同意将2号楼高度由14年规划通过的237米提升至315米。

根据项目特点需要结构顾问公司在结构设计外形美观、提供施工可行方案、且极具成本效益，达到地产公司所想，在建筑物的整个使用周期提高其可持续性能。

甄选的结构顾问分别从以下方面及内容进行主要考量：

1 项目理解与需求

（1）高度超限：本工程地上66层、结构总高299.50m，采用带加强层的钢框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。塔楼2#高度超出《高层混凝土结构规程》JGJ3-2010规范规定的7度区B级最大适用高度限值，应按建设部建质[2015]67号文件进行超限高层建筑工程抗震设防专项审查。需要结构顾问针对超限审查的认识与配合可以做到充分沟通，与国内超限专家步调一致，争取结构利益最大化，一次性通过审查工作。

（2）规则性分析：目前的核心筒排布来看，本塔楼得房率为65%左右。在新的250米以上建筑消防规范的要求下，核心筒的楼电梯要求较高，因此如何提高核心筒的效率将是提高得房率的重点。需要结构顾问与建筑方案公司保持与良好沟通，最大化的提高核心筒的效率，从而提高全楼的效率。

（3）结构形式的比选：在南京315米的办公楼，可以采用外周框架+核心筒的结构形式。目前设计结构柱在一些部位比较靠近核心筒，办公开间较小。新的消防规范强制要求采用环形走廊。在去掉走廊后实际可以使用的办公开间将更窄。需要结构顾问合理考量现有超高层所有结构形式进行比选，合理排布塔楼的外框柱，在保证结构刚度的同时提高建筑的使用价值。

（4）项目一二期的结构理解：项目场地位于南京河西地区，该地区场地土土质特性相对较差，应选择熟悉河西中央公园区域场地土特性的勘察、设计单位;项目紧邻南京地铁2#、S10#线，基坑支护方案、施工期间场地降水、场地开挖方案等与地铁息息相关，顾问应结合项目一、二期设计、施工经验给出合理化意见和建议。

2 项目服务时间

考量到超高层项目设计及施工周期长，且结构顾问的工作贯穿于建筑的概念设计方案直至现场施工整个周期。因此选择结构顾问的服务周期显得尤为重要。需要结构顾问与方案设计公司无缝对接，全过程参与建筑方案阶段和方案深化阶段的讨论和配合协调，使得后续工作具有连续性，技术要求在方案中得以落实，保证方案能够顺利通过各项要求。

3 顾问团队的经验与人员派遣

结构顾问需要拥有丰富社会资源，熟悉工程项目超限审查流程及本地施工图审查要求，以丰富的资源及强大的技术实力可保障项目顺利进行。

4 全过程结构顾问的审阅内容

4.1 塔楼初步设计阶段：

（1）依据建筑规范确定水平和垂直荷载的设计准则。（2）建立整体结构计算模型，进行风荷载和地震力的计算分析、应力分布和整体稳定性分析，用于决定主要结构构件的大小。（3）对部分典型的板、梁、柱、墙等构件进行设计和验算。（4）计算结构整体的垂直力和侧向力，作用为基础筏板设计的初步依据。（5）与当地设计院进行协调和讨论关于结构设计事宜，以便当地设计院能进行其负责的有关法定报审工作。（6）制定和提交符合报审要求的结构图纸，其中包括：设计原则和基本设计参数;标准层结构平面布置图及典型剖面图，并注明主要结构构件（板、梁、柱和墙）的尺寸：钢筋型号和混凝土等级/钢材等级;典型配筋大样/典型钢节点大样（7）提供各使用区域荷载分布示意图供建筑师及业主审批，并作为施工图设计依据在之一。（8）提供报审用的有关初步結构设计报告及计算书。（9）针对设计院、建筑师及政府审查的意见做出回应并及时修改，直至初步设计通过审批。（10）对风洞试验方案、试验结果进行审阅，并与风洞试验室一起研究确定风荷载。（11）基于风洞试验结果，给出相应的优化措施，并评估设计方案调整对风荷载的影响，并给出相关建议。（12）完成基础结构初步设计。（13）提供与结构有关之资料供工料测量师预备成本估算。（14）配合建筑师和各专业工程师进行初步设计深化，对结构体系及构件进行深化设计。（15）与幕墙顾问紧密协调确保结构及幕墙设计互相配合。（16）提供超限高层抗震设计审查报告和相关计算书。（17）出席由业主或建筑师主持的设计协调会议，给予结构专业的相关意见。（18）参加初步设计审批会议和超限高层抗震专家审查会议，并回答有关塔楼结构设计方面的问题。（19）进行大震作用下的非线性时程分析。（20）深化钢结构初步设计图纸至招标图深度。

4.2 结构顧问需要在初步设计阶段所提交的成果：

（1）结构初步设计模型、图纸及设计报告。

（2）超限高层抗震专项审查报告及计算书。

（3）风洞试验报告审阅意见。

（4）钢结构招标图纸。

（5）大震非线性时程分析报告（若适用）

（6）关于其它结构设计事项的意见。

4.3 塔楼施工图审阅阶段

（1）对当地设计院在施工图设计中遇到的设计难点提供咨询意见和建议。（2）在施工图设计阶段，业主将聘用具有相应资质的审图公司，依据国家规范和当地标准，对施工图进行详细的审查。奥雅纳将在审图公司的工作以外，对设计院编制的超高层塔楼施工图进行审阅。审阅的重点包括塔楼建筑物的典型结构构件尺寸、材料用量、材料等级、节点设计、施工便利性等：塔楼施工图审阅阶段所提交的成果：提供结构施工图（包括平面布置、梁、板、柱、墙、基础、钢结构及其节点等）书面审阅及建议报告。

然而除了对于结构设计来说，根据项目的技术特点，结合设计单位的专长，以技术能力为主要考量指标进行选择，这是基本思想。也通过此次超高层项目的结构顾问甄选突出了传统设计院与境外结构顾问在非技术因素上的不同，作为地产业主如何更好地理解两类设计单位工作方式的区别，以便未来更好地管理并愉快地合作。此次共有三家业内知名的国内外顾问公司针对技术性结构的理解及把握做了很好的阐述，在服务建议书里表达了各自技术领域的理解，也通过合作展现出它们的不同：①体制的差异：国内设计院通常是综合性的，各专业齐全的设计单位。在结构安全和建筑美学上双方往往相互迁就，并会为了结构的安全牺牲一些建筑非功能性的美观要求。而国外顾问公司通常是单专业的，或者是以单专业的方式在市场上竞争。因此如何实现建筑师的意图成为国外结构顾问的第一要义。②承担责任的差异：境外顾问公司因无法直接申请到国内的施工图出图资质，也不必为设计成果承担相应的法律责任。国内设计院设计师，作为设计图纸的签字人，需终身承担相应的设计责任。因此境外顾问公司的设计师，更敢于在规范的把握上有所突破，或多或少，更能迎合建筑师及业主的需要。③商务意识：境外顾问更善于包装产品项目，在服务建议书阶段便会积极与业主及建筑师沟通;国内设计顾问更注重产品本身，在服务建议书里专业性突出，对自身的商业价值意识不够。

综上所述，超高层的结构工程设计是一项非常系统化的专业工作，由于施工工期的紧凑，需要选择专业性强、顾问衔接更优质、保持与业主无缝对接的结构顾问尽早的参与到设计工作中来，便于后期整个工作的开展。

参考文献

[1] 周建龙、包联进、钱鹏。超高层结构设计的经济性及相关问题的研究，《工程力学》，2015.09.25.

[2] 建筑结构可靠度设计统一标准（GB5068-2001）;建筑结构荷载规范（GB50009-2001）;建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.