建筑结构丨高393.9米！天圆地方——深圳恒大中心设计，打造深圳新地标

Original 周建龙建筑结构 2022-12-09

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天圆地方——深圳恒大中心

作者：周建龙，华东建筑设计研究院有限公司首席总工程师

项目概况

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深圳恒大中心是恒大集团未来在深圳的总部，地块编号DU02-01，位置优越。项目基地紧邻地铁11号线与9号线红树湾南站BC出口，西侧地块为深圳湾超级总部基地的中央绿轴，东西向规划有空中连廊，与西侧、东侧地块相连。项目总建筑面积28.9万平方米，建筑高度为393.9米，主体功能为总部办公，同时包括部分文化设施及商业、餐饮功能。建筑地上71层，地下6层，地下室深度37.1米。

▲ 建筑效果图

设计概念

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深圳恒大中心设计概念以“天圆地方”这一中国传统文化思想作为出发点，通过建筑语言对其进行了诠释。塔楼平面为圆角正方形，底部为63mx63m，顶部平面为55mx55m。底层平面各方向的直段长度51m，随建筑高度逐渐减小为27.4m；底层平面转角半径为6m，随建筑高度逐渐增大至13.8m。建筑形态自下而上逐渐收分，底部方正，顶部圆润，挺拔而充满张力展现传统而又多元的城市形象。

▲ 建筑平面变化

▲ 塔楼形态生成

结构设计亮点

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本工程主塔楼采用“巨型钢管混凝土柱框架+钢筋砼核心筒+环桁架+伸臂桁架”结构体系。塔楼正方形平面的4个端部各设置2根巨柱，共8根，沿塔楼高度利用避难层设置7个环桁架加强层形成巨型外框架，环带桁架兼作转换桁架，同时为加强结构抗侧刚度在第四避难层设置一道伸臂桁架。为提高核心筒墙肢的延性并满足轴压比控制要求，在核心筒墙肢角部、中部和洞口处设置型钢，形成带内埋钢框架的型钢混凝土剪力墙。

▲ 巨柱外框架—钢砼核心筒结构体系

（1）基础跨越破碎带，部分采用桩基部分采用天然地基，既满足承载力需要同时减小南北地基差异的影响。基坑深度42.2米，地下室外墙采用“两墙合一”地连墙，北侧地连墙离地铁最近距离为4.4米，基坑变形控制严格。塔楼下基岩深度起伏非常大，同时存在两条平行的东西走向断裂破碎岩带，形成不均匀地基，基底局部落在微风化岩，局部落在强中化岩和破碎岩上，给基础选型、桩长确定带来了较大的困难，同时还需重点考虑基础的不均匀沉降。根据本工程上部结构特点以及下部基础地质模型的差异性，塔楼北侧采用桩径3m的旋挖桩，水下混凝土C50，以微风化花岗岩为持力层，桩长7~40m（穿破碎带），桩基采用桩底后注浆工艺，减小桩底沉渣引起的压缩量。南侧采用天然筏基，以微风化岩为持力层。

▲ 地块开挖后三维地质模型

（2）根据巨柱的截面形式选型，从加快施工速度方面优先考虑，采用矩形或异形截面的钢管混凝土CFT柱。因建筑外立面幕墙形态和内部空间的需要，外框巨柱在地面以上为双向倾斜柱，巨柱在第1避难区段（1~10层）倾斜内收，异形截面由五边形缓变为四边形。从第2避难区段开始，四边形巨柱在空间上继续内倾，巨柱与水平面的倾角由底层的86°逐渐变化至90°，第8避难区段内为直柱。巨柱在首层顶板处出现4°的转折角度，因此将产生较大的向外水平推力。首层顶板设置楼面支撑梁，为倾斜巨柱提供水平向的平衡力。

▲ 第一避难区巨柱截面及变化趋势

（a）首层巨柱截面（b）10层巨柱截面

（c）47层巨柱截面（d）66层巨柱截面

▲CFT巨柱截面内部分腔构造

首层楼面支撑大梁布置

（3）为满足建筑功能需求，核心筒偏置且不断向北收进。塔楼立面沿高度倾斜收进，核心筒为矩形，并偏心布置，底层向北偏置2m，沿高度在39层、57层、70层分三次向北单向偏心收进后核心筒进一步向北偏置，向北最大偏置量为7.5m。根据大震弹塑性时程分析结果，核心筒在局部收进和刚度突变部位容易出现较明显的弹塑性损伤。为此，针对相关薄弱部位，从核心筒在竖向荷载及大震作用下的应力分布进行分析，评估其内力分布特点和问题，对收进部位的剪力墙增设钢支撑进行了适当加强，结构具有较好的抗震性能。

▲ 核心筒偏心布置与偏心收进情况

▲ ZTL2394波作用下墙体损伤情况

▲ 核心筒剪力墙局部墙肢内设钢支撑

（4）环带桁架由下往上，形式逐渐变化，将外框巨柱形成整体，提供更好的抗震二道防线。本工程采用巨柱外框架-钢筋混凝土核心筒结构体系，设置了若干重力柱，环带桁架兼作转换桁架。环带桁架与外框巨柱形成巨型外框架，有利于提高外框架的整体性能，同时为倾斜巨柱提供侧向平衡力和稳定支撑作用，也有利于提高外框的抗侧刚度并提供更好的抗震二道防线。由于重力柱紧贴幕墙侧，环带桁架也紧贴幕墙设置，导致环带桁架相对巨柱存在一定的偏心影响。为减小巨柱扭转，考虑到第1避难层的环带桁架跨度大，承担的楼层荷载多，环带偏置后的巨柱扭矩过大，故采用双榀空间环带桁架。第2~4避难层的环带桁架跨度相对减小，承担的楼层荷载较少，巨柱截面已逐步收进，巨柱的扭矩影响尚可控，故在重力柱一侧的巨柱之间设置水平桁架，形成巨型的C型钢架。对于第5~7避难层，巨柱截面相对减小，对巨柱扭矩的影响总体较小，故由巨柱直接承担环带桁架偏心引起的扭矩。

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▲ 第1~7避难层-双榀环带桁架平面布置

▲环带桁架（兼转换桁架）立面图

▲环带桁架（兼转换桁架）平面图

（5）塔楼中区设一道伸臂桁架，提高结构整体抗侧刚度，优化与核心筒连接节点设计，保证其安全合理性。伸臂桁架能够显著地提高结构整体抗侧刚度，这在巨柱外框体系中的优势更为明显。综合考虑伸臂桁架对施工工期、加强层刚度突变、结构刚度与变形控制、核心筒底部倾覆力矩控制和混凝土拉应力、配筋设计控制等因素，本工程仅在第4避难区设置一道伸臂桁架。对伸臂桁架与核心筒内置钢骨连接节点进行有限元精细化分析，采用RHINO建立伸臂桁架与核心筒连接节点三维几何模型，并采用ABAQUS软件进行节点有限元分析。

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▲第4避难层环带与伸臂桁架布置图、节点构造三维RHINO模型、伸臂桁架与核心筒连接平面、立面详图

▲构件及节点的von Mises应力云图/MPa

（6）大跨楼面区域，基于机电穿管需求以及经济性采用轻型桁架。本工程因核心筒靠北侧偏置并沿楼层高度向北侧收进，导致南侧出现大跨度楼盖，最大跨度26.5米，大跨度采用轻型钢桁架楼盖体系，桁架高度1050mm，机电管线可从桁架腹杆间穿越，大大提升了建筑净高空间，同时弦杆与腹杆采用T型截面，方便后期钢结构安装并减少用钢量。同时采取多项手段保证舒适度，20m以上的大跨度桁架，在近跨中设置垂直向的联系钢梁，保证相邻桁架振动可向相邻桁架传递，减小振感。另外，桁架按3m间距布置，桁架间可预留TMD（Tuned Mass Damper，调谐质量阻尼器）安装空间。

▲轻型桁架计算模型

▲大跨桁架平面布置示意

施工或进展实景

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施工围护、桩基已完成，土方工作已完成，下一步将进行抗浮锚杆的施工。

▲施工实景

项目信息

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项目类型：超高层综合体

设计单位：华建集团华东建筑设计研究院有限公司

方案设计：华建集团华东建筑设计研究院有限公司

主创建筑师：郑凌鸿

设计团队：郑凌鸿、陈巍、颜骁程、赵文哲、谢一轩、陈祺龙

项目业主：恒大集团有限公司

项目地点：南山区深圳湾超级总部基地（深湾三路与白石四道交汇处东南侧），深圳，广东

用地面积（平方米）：10,376.82

总建筑面积（平方米）：289,200

设计时间：2017-2021

建设时间：2018-2021

项目状态：停工

施工图设计：

建筑：郑凌鸿、陈巍、颜骁程、赵文哲、谢一轩、陈祺龙

结构：周建龙、芮明倬、李立树、江晓峰、洪小永、王磊、黄廷皓、秦乐、卿磊

机电：陈刚

暖通：李志英、蔡强

给排水：汪晶

电气：潘中英

电梯：刘杨

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。

作者简介

周建龙

毕业于同济大学土建结构专业，全国工程勘察设计大师，上海市领军人才，教授级高级工程师、一级注册结构工程师，现任华东建筑设计研究院有限公司首席总工程师，兼任中国勘察设计协会结构分会副会长、中国建筑学会结构分会副主任委员、中国钢结构协会钢结构设计分会副理事长，《建筑结构》编委。

主持完成上海环球金融中心、南京绿地紫峰大厦、武汉绿地中心、上海铁路南站、国家会展中心（上海）、江苏大剧院等60余项重大工程的结构设计，荣获全国优秀工程勘察设计奖金银奖、全国优秀工程勘察设计行业奖、华夏建设科学技术奖、优秀建筑结构设计奖、上海市科技进步奖等近40项，出版《超高层结构设计与工程实践》专著，主编或参编了规范标准10余项，发表论文60余篇。

供稿人：李立树，华东建筑设计研究院有限公司，正高级工程师。

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由周建龙、李立树、江晓峰等撰写的文章《深圳恒大中心超高层结构设计》已在《建筑结构》第52卷第9期（华东院70周年专辑）刊登，欢迎大家查阅！点击此处可以查看《建筑结构》第9期期刊导览。

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责任编辑：左丹丹

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