建筑结构丨川杨河畔上的“科学之门”——上海张江双子塔

上海张江双子塔结构设计

文/钱鹏，赵雪莲，何冰冰

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项目简介

上海张江双子塔是上海张江科学城核心区地标性建筑，毗邻川杨河畔,是两栋高度及立面相同的超高层塔楼, 两栋塔楼犹如一道面向世界的大门，欢迎全球创业者来张江共建世界一流科学城。

塔楼地上59层，地下4层，建筑高度为320m，结构高度为298m。单塔地上建筑面积约为17.1万m2。建筑功能为办公，标准楼层的层高为4.5m，楼层平面近似为正方形，平面尺寸为52m×52m。两栋单塔结构体系各自独立。

▲上海张江双子塔效果图

▲上海张江双子塔施工现场图

▲上海张江双子塔平面位置示意图

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结构设计概况

结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为：重要构件（框架梁、框架柱、环带桁架和核心筒）为一级，次要构件（重要构件之外的结构构件）为二级。地基基础设计等级为甲级。抗震设防分类标准为乙类，抗震设防烈度为7度，水平地震影响系数最大值为0.10，场地类别IV类，设计地震分组为第二组，特征周期为0.9s。50年一遇的基本风压为0.55kN/m²，地面粗糙度为C类。

基础设计

塔楼采用桩筏基础，筏板厚度为3800mm，钻孔灌注桩桩径为1000mm，以9_2-1层含砾中砂为桩端持力层，并采用桩端后注浆工艺，桩身强度等级为C45，单桩抗压竖向承载力特征值为11000kN，有效桩长66m。塔楼下筏板采用C50混凝土，厚度为3800mm。

▲塔楼桩筏平面布置示意图

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结构设计特点

结构抗侧力体系为框架-核心筒-环带桁架体系。抗侧力体系有三部分组成：部分楼层内置型钢的钢筋混凝土核心筒、设置2道环带桁架加强层、由型钢混凝土柱和钢梁组成的外围框架。

▲塔楼结构抗侧力体系示意图

1、贴合立面的斜柱设计

为了满足建筑立面造型的要求，塔楼部分外框柱采用斜柱的形式。低区中柱采用“人”字形斜柱以贴合建筑立面对于塔楼入口的造型要求，边柱为直柱。

▲结构外框立面布置图

▲外框斜柱和直柱承担剪力和倾覆力矩占比图

塔楼中斜柱对外框剪力比贡献约为60~80%，说明在有斜柱的楼层中，斜柱在外框承担剪力中起主要作用。

2、斜墙性能化设计

塔楼核心筒外形尺寸在F45～F50层南侧收进约2.85m，采用斜墙收进的形式，斜墙斜率1:7.9。

▲斜墙三维示意图

由于斜墙内倾，其轴力产生水平分力，斜墙上部和下部水平力方向相反。斜墙产生的水平分力通过楼板传递到外框和剪力墙中，传力路径主要为：1）斜墙与腹墙相交直接传力；2）通过楼盖结构传递至外框。

▲斜墙受力分析图

墙肢在斜墙下部转折楼层处有较大的拉应力，设计中对墙肢的钢筋加强，以承担斜墙水平力带来的不利作用。

▲中震工况下斜墙受力分析图

3、复杂节点设计

塔楼10层的环带桁架衔接斜柱交汇及分叉，其复杂节点的有效连接及可靠传力，是结构整体体系能够共同工作的基础。

▲塔楼10层环带桁架示意图

▲交汇柱节点

▲分叉柱节点

▲分叉柱节点模型

（a）钢骨应力图（x10^-6MPa）

（b）混凝土压应变图

▲中震工况下交汇柱节点分析结果

环带桁架实景

▲中震工况下分叉柱节点分析结果

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施工实景

▲上海张江双子塔施工现场鸟瞰图（一）

▲上海张江双子塔施工现场鸟瞰图（二）

▲上海张江双子塔施工现场图

上海张江双子塔项目信息：

建设单位：上海翌久置业有限公司（西塔）、上海灏集张新建设发展有限公司（东塔）

设计时间：2018年-2021年

建设时间：2019年-2023年

项目状态：建设中

建筑方案：Gensler

设计单位：华东建筑设计研究院有限公司

施工单位：上海建工集团

图片来源：

除特别注明外，其余图片或视频均由作者单位（华东建筑设计研究院有限公司）提供。

欢迎查阅

由钱鹏撰写的文章《上海张江双子塔结构设计关键问题》已在《建筑结构》第52卷第10期刊登，欢迎大家查阅！

责任编辑：刘润琦

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